Die Erfindung betrifft eine Riemenscheibenkupplung. Die Riemenscheibenkupplung wird insbesondere zur schaltbaren Verbindung zweier Antriebseinheiten (z. B. einer elektrischen Maschine und einer Verbrennungskraftmaschine) eingesetzt.

Insbesondere ist die Riemenscheibenkupplung für den Einsatz in einer Starter-/ Gene rator-Riemenscheibe vorgesehen, um eine drehrichtungsabhängige Abkopplung eines (Teil-)Riementriebs bzw. eines Riemens zu ermöglichen.

Bei Stillstand z. B. einer Verbrennungskraftmaschine hat eine konventionelle Klimaan lage, die über den Riementrieb mit der Kurbelwelle der Verbrennungskraftmaschine verbunden ist, keine Funktion und kann dadurch den Fahrgastraum nicht kühlen. Da immer mehr Fahrzeuge mit Start-Stopp Systemen ausgerüstet sind, bekommt diese Problematik eine immer höhere Bedeutung.

In der DE 10 2016 211 145 A1 ist die Funktionsweise einer aktorlos betätigten Rie menscheibenkupplung mit Fliehkraft- und Trägheitsstellelementen an der Kurbelwelle beschrieben. Dabei wird die Fliehkraftschaltung mit Fliehmassen realisiert, die inner halb einer Riemenscheibe platziert sind und über ein zusätzliches Koppelelement die Klinken über eine Drehbewegung zur Welle koppeln.

Die Nachteile dieser Anordnung liegen in dem mehrteiligen Aufbau aus zwei Schalt elementen (Trägheits- und Fliehkraftaktuierung), wodurch deutlich mehr Bauraum als in einer normalen Riemenscheibe benötigt wird. Weiterhin wird ein Schaltelement be nötigt, welches aus der Bewegung der Fliehmassen eine Gleit-Schwenk-Bewegung der Betätigung ermöglicht. Diese Bewegung drückt die Klinken nach innen in Richtung Drehachse, wodurch die Riemenscheibe von der Nabe entkoppelt wird. Diese Bewe gung ist jedoch reibungsbehaftet und führt zu Verschleiß.

Aus der DE 10 2017 105 261 A1 ist ein Drehrichtungsgleichrichter für Kurbelwellen riemenscheiben bekannt. Der Drehrichtungsgleichrichter kann aus der Rückwärtsdre hung an der Riemenscheibe eine Vorwärtsdrehung am Klimakompressor generieren. Es besteht alternativ die Möglichkeit einen elektrischen Klimakompressor zu verwen den, der gänzlich unabhängig von einem Riementrieb betrieben werden kann.

Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Rie menscheibenkupplung bereitzustellen, die möglichst einfach aufgebaut ist und durch die zwei Antriebseinheiten schaltbar miteinander verbindbar sind. Weiter soll die Rie menscheibenkupplung nur einen möglichst kleinen Bauraum beanspruchen.

Diese Aufgabe wird gelöst mit einer Riemenscheibenkupplung gemäß den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängig formulierten Ansprüchen angegeben. Die in den abhängig for mulierten Ansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale sind in technologisch sinnvoller Weise miteinander kombinierbar und können weitere Ausgestaltungen der Erfindung definieren. Darüber hinaus werden die in den Ansprüchen angegebenen Merkmale in der Beschreibung näher präzisiert und erläutert, wobei weitere bevorzugte Ausgestal tungen der Erfindung dargestellt werden.

Die Erfindung betrifft eine Riemenscheibenkupplung, zumindest aufweisend eine Ein gangswelle und eine mit der Eingangswelle über die Riemenscheibenkupplung schaltbar verbindende (erste) Riemenscheibe sowie eine nicht betätigbare erste Klin keneinrichtung und eine betätigbare zweite Klinkeneinrichtung. Über die erste Klin keneinrichtung ist bei Vorliegen einer ersten Drehrichtung der Riemenscheibe und der Eingangswelle nur ein Drehmoment der Eingangswelle auf die Riemenscheibe über tragbar, wobei bei Vorliegen einer zweiten Drehrichtung zumindest der Eingangswelle kein Drehmoment der Eingangswelle auf die Riemenscheibe übertragbar ist. Die zwei te Klinkeneinrichtung ist zwischen zwei Schaltstellungen betätigbar. In einer ersten Schaltstellung ist in keiner der beiden Drehrichtungen ein Drehmoment über die zwei te Klinkeneinrichtung übertragbar. In einer zweiten Schaltstellung ist nur bei Vorliegen der ersten Drehrichtung zumindest der Riemenscheibe ein Drehmoment von der Rie menscheibe auf die Eingangswelle übertragbar. Die Riemenscheibenkupplung dient insbesondere zur schaltbaren Verbindung zweier Antriebseinheiten (z. B. einer elektrischen Maschine und einer Verbrennungskraftma schine).

Die Eingangswelle ist insbesondere mit einem Rotor einer elektrischen Maschine (die als Generator und als Motor betreibbar ist) drehtest verbunden.

Die (erste) Riemenscheibe ist insbesondere über einen Riemen mit einer zweiten Riemenscheibe verbunden, die drehtest mit einer Kurbelwelle einer Verbrennungs kraftmaschine verbunden ist.

Über die Eingangswelle ist ein Drehmoment der elektrischen Maschine in die Riemen scheibenkupplung einleitbar (Motorbetrieb, z. B. zum Starten oder Boosten der Ver brennungskraftmaschine). Umgekehrt ist ein Drehmoment ausgehend von der Rie menscheibenkupplung über die Eingangswelle auf die elektrische Maschine übertrag bar (Generatorbetrieb; Einleiten eines Drehmoments der Verbrennungskraftmaschine auf die elektrische Maschine).

Über die (erste) Riemenscheibe ist insbesondere ein Drehmoment der Verbrennungs kraftmaschine in die Riemenscheibenkupplung einleitbar. Über das Drehmoment kann die elektrische Maschine als Generator betrieben werden.

Das hier angeführte Drehmoment bezieht sich regelmäßig auf ein positives Drehmo ment einer ersten Komponente, dass zum Antreiben (also Beschleunigen) einer zwei ten Komponente führt.

Insbesondere wird vorgeschlagen, dass die Riemenscheibenkupplung im Normalbe trieb eines Antriebs permanent geschlossen ist und in beide Wirkrichtungen ein Drehmoment überträgt. Weiter soll die Riemenscheibenkupplung bei einem Verbren nungsmotor-Stillstand in die entgegengesetzte Motordrehrichtung geöffnet werden können und in diese Richtung kein Drehmoment auf die Kurbelwelle übertragen.

Die Betätigung der Riemenscheibenkupplung soll insbesondere nicht über einen zu sätzlichen Aktor erfolgen, sondern die Riemenscheibenkupplung soll sich selbständig in Abhängigkeit vom Zustand der im Kraftfahrzeug bereits vorhandenen elektrischen Maschine am Riementrieb Öffnen und Schließen. Als Steuergröße soll insbesondere eine Drehzahl und eine dabei entstehende Fliehkraft, z. B. an der Eingangswelle oder an der (ersten) Riemenscheibe, die über einen Riemen mit einer Kurbelwelle der Ver brennungskraftmaschine verbunden ist, verwendet werden.

Bei den sehr kleinen Riemenscheiben am Generator bzw. an der elektrischen Ma schine und den damit verbundenen geringen verfügbaren Bauräumen kann regelmä ßig keine komplexe Mechanik bzw. Riemenscheibenkupplung untergebracht werden. Hier ist eine einfache, formschlüssig wirkende Riemenscheibenkupplung notwendig, die ein Drehmoment von der Eingangswelle zur (ersten) Riemenscheibe übertragen kann.

Die vorgeschlagene Riemenscheibenkupplung ist insbesondere eine beidseitig über Klinkeneinrichtungen wirkende Kupplung. Die kompakte und geschachtelte Bauweise ermöglicht die Verwendung der Riemenscheibenkupplung in sehr kleinen Bauräumen.

Eine Klinkeneinrichtung umfasst insbesondere eine Klinke, über die zwei drehbare Komponenten (hier erste Riemenscheibe und Eingangswelle) miteinander drehfest (ggf. wird ein geringes Spiel vorgehalten) verbindbar sind. Über die Klinke kann eine formschlüssige Verbindung zwischen den Komponenten erzeugt und ggf. wieder ge löst werden. Die Komponenten weisen insbesondere jeweils einander gegenüberlie gende Flansche mit Vertiefungen auf, in die die Klinke zur Erzeugung des Form schlusses eingreifen kann. Die Klinke ist insbesondere verschwenkbar, so dass ein Formschluss aufhebbar ist. Insbesondere kann über die Klinke einer Klinkeneinrich tung ein Freilauf realisiert werden.

Formschlüssige Verbindungen entstehen durch das Ineinandergreifen von mindestens zwei Komponenten. Dadurch können sich die Komponenten auch ohne oder bei un terbrochener Kraftübertragung nicht lösen. Anders ausgedrückt ist bei einer form schlüssigen Verbindung der eine Verbindungspartner dem anderen im Weg.

Der Formschluss ist dabei insbesondere abhängig von der Drehrichtung der Kompo nenten und davon, welche Komponente ein Drehmoment auf die andere Komponente überträgt.

Die erste Klinkeneinrichtung wirkt insbesondere nach Art eines Freilaufs. Über die ers te Klinkeneinrichtung ist bei Vorliegen einer ersten Drehrichtung der Riemenscheibe und der Eingangswelle nur ein Drehmoment der Eingangswelle auf die Riemenschei be übertragbar. Ein an der Riemenscheibe vorliegendes Drehmoment kann nicht auf die Eingangswelle übertragen werden. In diesem Fall würde die Riemenscheibe schneller drehen als die Eingangswelle. Bei Vorliegen einer zweiten Drehrichtung zu mindest der Eingangswelle ist umgekehrt kein Drehmoment der Eingangswelle auf die Riemenscheibe übertragbar. In diesem Fall würde die Eingangswelle schneller dre hen als die Riemenscheibe.

Insbesondere ist die zweite Klinkeneinrichtung (ausschließlich) in Abhängigkeit von einer Drehzahl betätigbar.

Insbesondere ist die zweite Klinkeneinrichtung in einem unbetätigten Zustand in der ersten Schaltstellung (kein Formschluss möglich) angeordnet und die Betätigung hin zur zweiten Schaltstellung (ein Formschluss zwischen zwei Komponenten ist in Ab hängigkeit von Drehrichtung und der Richtung der Übertragung eines Drehmoments erzeugbar) erfolgt in Abhängigkeit von einer Drehzahl der Eingangswelle oder der Riemenscheibe.

Insbesondere ist bei Überschreiten einer Grenzdrehzahl eine Fliehmasse einer Flieh kraftbetätigungseinrichtung aus einer Ruheposition heraus bewegbar, wobei infolge dieser Bewegung die zweite Klinkeneinrichtung betätigbar ist.

Insbesondere ist die Fliehmasse nur entgegen einer Federkraft einer Vorlastfeder aus der Ruheposition heraus bewegbar.

Insbesondere weist die Fliehkraftbetätigungseinrichtung entlang einer Umfangsrich tung eine Mehrzahl von Fliehmassen auf, die über einen Koppelring miteinander ge koppelt sind, so dass die Bewegung der Fliehmassen nur gemeinsam erfolgt. Die Kopplung der Fliehmassen über einen Koppelring ermöglicht insbesondere eine gleichzeitige Aktuierung der Klinken sowie eine Kompensation der Gravitationskraft. Insbesondere ist eine Klinke der zweiten Klinkeneinrichtung durch eine Klinkenfeder aus der ersten Schaltstellung in die zweite Schaltstellung verlagerbar, wobei die Klin kenfeder in der ersten Schaltstellung durch die Fliehmasse vorgespannt ist.

Insbesondere ist auch die Klinke der ersten Klinkeneinrichtung durch eine (andere) Klinkenfeder vorgespannt, so dass die Klinke in der vorgesehenen, einen Form schluss ermöglichenden, Stellung durch die Klinkenfeder angeordnet werden kann.

Eine Verlagerung der Klinken aus der zweiten Schaltstellung bzw. aus der einen Formschluss ermöglichenden Stellung in die erste Schaltstellung bzw. in die keinen Formschluss ermöglichende Stellung erfolgt insbesondere gegen eine Federkraft der Klinkenfeder.

Insbesondere sind die Klinke (der zweiten Klinkeneinrichtung und/oder der ersten Klinkeneinrichtung) und die Fliehmasse mit der Eingangswelle verbunden.

Alternativ sind die Klinke (der zweiten Klinkeneinrichtung und/oder der ersten Klinken einrichtung) und die Fliehmasse mit der Riemenscheibe verbunden.

Bei einer Anbindung der Klinke der zweiten Klinkeneinrichtung an der Riemenscheibe, so dass die Klinke ihren Drehpunkt nicht mehr an der Eingangswelle sondern an der Riemenscheibe hat (die über den Riemen z. B. mit einer Kurbelwelle einer Verbren nungskraftmaschine verbunden ist), kann die Fliehmasse ebenfalls an der Riemen scheibe befestigt werden, wodurch die Fliehkraft auf die Fliehmasse nur bei drehender Riemenscheibe wirkt. Die Klinke der zweiten Klinkeneinrichtung wird somit insbeson dere erst nach dem Start einer Verbrennungskraftmaschine zugeschaltet also in die zweite Schaltstellung verlagert.

Bei Betrieb der elektrischen Maschine in der zweiten Drehrichtung (und ggf. bei ste hender Verbrennungskraftmaschine) bleiben die Klinken der zweiten Klinkeneinrich tung damit unabhängig von der Drehzahl der Eingangswelle immer ausgekoppelt, also in der ersten Schaltstellung. Damit kann z. B. eine Standklimatisierung drehzahlunab hängig erfolgen. Insbesondere können auch beide Klinken (also die Klinke der ersten Klinkeneinrich tung und die Klinke der zweiten Klinkeneinrichtung) an der Riemenscheibe angebun den werden. Das hat den Vorteil, dass ein Betrieb der elektrischen Maschine in der zweiten Drehrichtung erfolgen kann, wobei die Klinken der zweiten Klinkeneinrichtung unabhängig von der Drehzahl der Eingangswelle immer ausgekoppelt sind, also in der ersten Schaltstellung sind. Damit kann die Standklimatisierung weiter drehzahlunab hängig erfolgen wobei zusätzlich ein Abrollen der ersten Klinke in Freilaufrichtung günstiger gestaltet werden kann. Hierbei muss eine Federkraft einer Klinkenfeder bei der Klinken die Fliehkraft der Klinken mindestens kompensieren, um einen sicheren Schaltzustand zu gewährleisten.

Es wird weiter eine Drehmomentübertragungsanordnung vorgeschlagen, zumindest umfassend eine erste Riemenscheibenanordnung mit zumindest einer ersten Rie menscheibe und einer zweiten Riemenscheibe, die über einen ersten Riemen mitei nander verbunden sind und eine zweite Riemenscheibenanordnung mit zumindest ei ner dritten Riemenscheibe und einer vierten Riemenscheibe, die über einen zweiten Riemen miteinander verbunden sind. Die erste Riemenscheibe ist über die beschrie bene Riemenscheibenkupplung mit einer Eingangswelle schaltbar verbindbar, wobei die dritte Riemenscheibe drehfest mit der Eingangswelle verbunden ist.

Insbesondere ist bei dieser Drehmomentübertragungsanordnung eine Abkopplung der Eingangswelle von der zweiten Riemenscheibe, die insbesondere drehfest mit einer Kurbelwelle einer Verbrennungskraftmaschine verbunden ist, bei geringen Drehzahlen (insbesondere bei Drehzahlen unterhalb einer Leerlaufdrehzahl der Verbrennungs kraftmaschine) in entgegengesetzter Motordrehrichtung (also in der zweiten Drehrich tung) möglich. In Motordrehrichtung (also in der ersten Drehrichtung) ist die Riemen scheibenkupplung, bis auf ein kleines Umkehrspiel, insbesondere permanent ge schlossen (durch die erste Klinkeneinrichtung).

Als Klinkeneinrichtung kann insbesondere eine aus der DE 10 2016 211 145 A1 be schriebene Klinkeneinrichtung (mit Freilaufprinzip) verwendet werden.

Die Riemenscheibenkupplung besteht aus mindestens zwei Klinkeneinrichtungen mit jeweils entgegengesetzten Klinken (Startklinke und Generatorklinke), wobei nur die Generatorklinke (Klinke der zweiten Klinkeneinrichtung) (entgegengesetzt der Motor laufrichtung, also in der zweiten Drehrichtung) mit dem Fliehkraftbetätigungseinrich tung aktuiert wird.

Vorzugsweise sind je Riemenscheibenkupplung zwei Klinkeneinrichtungen mit jeweils einer Mehrzahl von Klinken, die entlang der Umfangsrichtung insbesondere gleichmä ßig verteilt und wechselsweise (also Klinke der ersten Klinkeneinrichtung abwech selnd mit einer Klinke der zweiten Klinkeneinrichtung) angeordnet sind, verbaut. Ins besondere weist jede Klinkeneinrichtung mindestens zwei, bevorzugt drei, insbeson dere mehr als drei Klinken auf. Die Start-Klinke (Klinke der ersten Klinkeneinrichtung wird bei entgegengesetzter Drehrichtung (zweiter Drehrichtung) überrollt und ist in Motorlaufrichtung (erster Drehrichtung) im Kraftfluss (erzeugt also einen Form schluss).

Jede Klinke der zweiten Klinkeneinrichtung ist insbesondere mit einer Fliehmasse ge koppelt, so dass durch eine Bewegung der Fliehmasse aus der Ruheposition die je weilige Klinke betätigbar ist. Kehrt die Fliehmasse in die Ruheposition zurück, wird die Klinke gegen die Federkraft der Klinkenfeder durch die Fliehmasse zurückverlagert.

Insbesondere ist ein Aktuierungspin zur Betätigung der Klinke der zweiten Klinkenein richtung mit der Fliehmasse fest gekoppelt. Ein Drehpunkt von Klinke und Fliehmasse liegt möglichst nah beieinander bzw. auf einer gleichen Achse, wodurch eine Relativ bewegung bei der Klinkenaktuierung und damit ein Verschleiß minimiert wird.

Die Vorlastfeder einer Fliehmasse, die mit definierter Federkraft die Fliehmasse in Ruheposition hält und somit für die Abkopplung der Klinken zur Riemenscheibe oder Eingangswelle verwendet wird, kann durch Bogen-, Schling- oder Blattfedern gebildet werden. Bei Erreichen der Grenzdrehzahl bewegt sich die Fliehmasse nach außen und die Klinkenfeder schließt die Generatorklinke, also die Klinke der zweiten Klin keneinrichtung.

Die Grenzdrehzahl für die Aktuierung der Riemenscheibenkupplung bzw. der Klinke der zweiten Klinkeneinrichtung ist insbesondere einstellbar durch die Variation von der Fliehmasse und/ oder von der Vorlastfederkraft.

Um eine synchrone Bewegung zu gewährleisten, sind die Fliehmassen insbesondere über einen Koppelring verbunden. Dies gewährleistet ein gleichzeitiges Einkoppeln der Klinken.

Für eine Minimierung des Verschleißes kann eine Öl- oder Fettschmierung der Klin ken vorgesehen sein. Auch eine Beschichtung der Klinken mit einem verschleißfesten Material ist möglich.

Eine Anordnung der Generatorklinke (also der Klinke der zweiten Klinkeneinrichtung) und der Fliehkraftbetätigungseinrichtung, also der Fliehmassen, an der ersten Rie menscheibe ermöglicht insbesondere, dass eine Standklimatisierung (entgegenge setzt der ersten Drehrichtung der Verbrennungskraftmaschine) drehzahlunabhängig betrieben werden kann. Dabei wird die Generatorklinke von außen nach innen durch eine Klinkenfeder vorgespannt, wobei die Federkraft größer als die entstehende Flieh kraft auf die Klinke sein sollte. Mit einer derartigen Anordnung kann eine Beschrän kung der Standklimatisierung auf eine Drehzahl kleiner der Grenzdrehzahl (z. B. klei ner als eine Leerlaufdrehzahl der Verbrennungskraftmaschine) umgangen werden.

Insbesondere wird vorgeschlagen, dass ein über die vierte Riemenscheibe angetrie bener Klimakompressor bei Standklimatisierung in einer negativen Drehrichtung be trieben werden kann (im Gegensatz zum Betrieb des Klimakompressors durch die Verbrennungskraftmaschine, der bei einer entgegengesetzten, positiven Drehrichtung erfolgt). Ist dies nicht möglich, kann z. B. durch den Einsatz eines aus der DE 10 2017 105 261 A1 bekannten Drehrichtungsgleichrichter, der beispielsweise durch ein Plane tengetriebe mit zwei Freiläufen an dem Klimakompressor realisiert werden kann, die Drehrichtung am Klimakompressor wieder umgekehrt werden.

Vorsorglich sei angemerkt, dass die hier verwendeten Zahlwörter („erste“,„zweite“, ... ) vorrangig (nur) zur Unterscheidung von mehreren gleichartigen Gegenständen, Grö ßen oder Prozessen dienen, also insbesondere keine Abhängigkeit und/oder Reihen folge dieser Gegenstände, Größen oder Prozesse zueinander zwingend vorgeben. Sollte eine Abhängigkeit und/oder Reihenfolge erforderlich sein, ist dies hier explizit angegeben oder es ergibt sich offensichtlich für den Fachmann beim Studium der konkret beschriebenen Ausgestaltung.

Die Erfindung sowie das technische Umfeld werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Erfindung durch die gezeigten Ausführungsbeispiele nicht beschränkt werden soll. Insbesondere ist es, soweit nicht explizit anders dargestellt, auch möglich, Teilaspekte der in den Figuren erläuterten Sachverhalte zu extrahieren und mit anderen Bestandteilen und Erkenntnissen aus der vorliegenden Beschreibung und/oder Figuren zu kombinieren. Insbesondere ist darauf hinzuweisen, dass die Figuren und insbesondere die dargestellten Größenver hältnisse nur schematisch sind. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen gleiche Gegen stände, so dass ggf. Erläuterungen aus anderen Figuren ergänzend herangezogen werden können. Es zeigen:

Fig. 1 : eine Drehmomentübertragungsanordnung in einer Seitenansicht im

Schnitt;

Fig. 2: einen Ausschnitt der Drehmomentübertragungsanordnung nach Fig. 1 mit einer Riemenscheibenkupplung in einer perspektivischen Ansicht im Schnitt;

Fig. 3: eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsvariante einer

Riemenscheibenkupplung in einer ersten Schaltstellung;

Fig. 4: eine schematische Darstellung der ersten Ausführungsvariante einer

Riemenscheibenkupplung in einer zweiten Schaltstellung;

Fig. 5: eine zweite Ausführungsvariante einer Riemenscheibenkupplung in einer ersten Schaltstellung in einer Seitenansicht im Schnitt;

Fig. 6: die zweite Ausführungsvariante einer Riemenscheibenkupplung in einer zweiten Schaltstellung in einer Seitenansicht im Schnitt; Fig. 7: eine dritte Ausführungsvariante einer Riemenscheibenkupplung in einer ersten Schaltstellung in einer Seitenansicht im Schnitt;

Fig. 8: die dritte Ausführungsvariante einer Riemenscheibenkupplung in einer zweiten Schaltstellung in einer Seitenansicht im Schnitt;

Fig. 9: eine schematische Darstellung einer vierten Ausführungsvariante einer

Riemenscheibenkupplung in einer ersten Schaltstellung bei Betrieb in ei ner ersten Drehrichtung;

Fig. 10: eine schematische Darstellung der vierten Ausführungsvariante einer

Riemenscheibenkupplung in einer zweiten Schaltstellung bei Betrieb in einer ersten Drehrichtung;

Fig. 11 : eine schematische Darstellung der vierten Ausführungsvariante einer

Riemenscheibenkupplung in einer ersten Schaltstellung bei Betrieb in ei ner zweiten Drehrichtung;

Fig. 12: eine schematische Darstellung einer fünften Ausführungsvariante einer

Riemenscheibenkupplung in einer ersten Schaltstellung bei Betrieb in ei ner ersten Drehrichtung;

Fig. 13: eine schematische Darstellung der fünften Ausführungsvariante einer

Riemenscheibenkupplung in einer zweiten Schaltstellung bei Betrieb in einer ersten Drehrichtung; und

Fig. 14: eine schematische Darstellung der fünften Ausführungsvariante einer

Riemenscheibenkupplung in einer ersten Schaltstellung bei Betrieb in ei ner zweiten Drehrichtung.

Fig. 1 zeigt eine Drehmomentübertragungsanordnung 21 in einer Seitenansicht im

Schnitt. Die Drehmomentübertragungsanordnung umfasst eine erste Riemenschei benanordnung 22 mit einer ersten Riemenscheibe 3 und einer zweiten Riemenschei be 23, die über einen ersten Riemen 24 miteinander verbunden sind und eine zweite Riemenscheibenanordnung 25 mit einer dritten Riemenscheibe 26 und einer vierten Riemenscheibe 27, die über einen zweiten Riemen 28 miteinander verbunden sind.

Die erste Riemenscheibe 3 ist über eine Riemenscheibenkupplung 1 mit einer Ein gangswelle 2 schaltbar verbindbar, wobei die dritte Riemenscheibe 26 drehtest mit der Eingangswelle 2 verbunden ist.

Bei dieser Drehmomentübertragungsanordnung 21 ist eine Abkopplung der Ein gangswelle 2 von der zweiten Riemenscheibe 23, die drehtest mit einer Kurbelwelle einer Verbrennungskraftmaschine 29 verbunden ist, bei geringen Drehzahlen 11 (ins besondere bei Drehzahlen 11 unterhalb einer Leerlaufdrehzahl der Verbrennungs kraftmaschine 29) in entgegengesetzter Motordrehrichtung (also in der zweiten Dreh richtung 8) möglich.

Mit dieser Drehmomentübertragungsanordnung 21 kann eine Standklimatisierung bei abgeschalteter Verbrennungskraftmaschine 29 realisiert werden. Die elektrische Ma schine 30 ist mit zwei Riemenscheiben (erste Riemenscheibe 3 und dritte Riemen scheibe 26) über die Eingangswelle 2 gekoppelt. Die erste Riemenscheibe 3 ist über eine Riemenscheibenkupplung 1 und einen ersten Riemen 24 an die Kurbelwellen riemenscheibe (die zweite Riemenscheibe 23) der Verbrennungskraftmaschine 29 ge koppelt. Die dritte Riemenscheibe 26 ist fest mit der Riemenstartergeneratorwelle (Eingangswelle 2; drehfest verbunden mit Rotor der elektrischen Maschine 30) ver bunden und treibt über den zweiten Riemen 28 die vierte Riemenscheibe 27 und da mit die Klimaanlage bzw. den Klimakompressor an.

Fig. 2 zeigt einen Ausschnitt der Drehmomentübertragungsanordnung 21 nach Fig. 1 mit einer Riemenscheibenkupplung 1 in einer perspektivischen Ansicht im Schnitt. Dargestellt sind die erste Riemenscheibe 3 und die dritte Riemenscheibe 26, die beide auf der Eingangswelle 2 angeordnet sind. Auf die Ausführungen zu Fig. 1 wird verwie sen.

Die erste Riemenscheibe 3 ist über eine Riemenscheibenkupplung 1 mit einer Ein gangswelle 2 schaltbar verbindbar, wobei die dritte Riemenscheibe 26 drehfest mit der Eingangswelle 2 verbunden ist. Hier sind die prinzipielle Lagerung und die Anbindung beider Riemenscheiben 3, 26 an die Eingangswelle 2 zu erkennen. Die beidseitig wirkende Riemenscheibenkupp lung 1 wird unter der ersten Riemenscheibe 3, die mit dem Riemen 24 über die zweite Riemenscheibe 23 zur Kurbelwelle verbunden ist, angeordnet.

Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsvariante einer Riemenscheibenkupplung 1 in einer ersten Schaltstellung 9. Fig. 4 zeigt eine schema tische Darstellung der ersten Ausführungsvariante einer Riemenscheibenkupplung 1 in einer zweiten Schaltstellung 10.

Die Riemenscheibenkupplung 1 umfasst eine Eingangswelle 2 und eine mit der Ein gangswelle 2 über die Riemenscheibenkupplung 1 schaltbar verbindende (erste) Rie menscheibe 3 sowie eine nicht betätigbare erste Klinkeneinrichtung 4 und eine betä tigbare zweite Klinkeneinrichtung 5. Über die erste Klinkeneinrichtung 4 ist bei Vorlie gen einer ersten Drehrichtung 6 der Riemenscheibe 3 und der Eingangswelle 2 nur ein Drehmoment 7 der Eingangswelle 2 auf die Riemenscheibe 3 übertragbar, wobei bei Vorliegen einer zweiten Drehrichtung 8 zumindest der Eingangswelle 2 kein Drehmoment 7 der Eingangswelle 2 auf die Riemenscheibe 3 übertragbar ist. Die zweite Klinkeneinrichtung 5 ist zwischen zwei Schaltstellungen 9, 10 betätigbar. In ei ner ersten Schaltstellung 9 ist in keiner der beiden Drehrichtungen 6, 8 ein Drehmo ment 7 über die zweite Klinkeneinrichtung 5 übertragbar. In einer zweiten Schaltstel lung 10 ist nur bei Vorliegen der ersten Drehrichtung 6 zumindest der Riemenscheibe 3 ein Drehmoment 7 von der Riemenscheibe 3 auf die Eingangswelle 2 übertragbar.

Eine Klinkeneinrichtung 4, 5 umfasst eine Klinke 19, über die zwei drehbaren Kompo nenten (hier erste Riemenscheibe 3 und Eingangswelle 2) miteinander drehfest (ggf. wird ein geringes Spiel vorgehalten) verbindbar sind. Über die Klinke 19 kann eine formschlüssige Verbindung zwischen den Komponenten erzeugt und ggf. wieder ge löst werden. Die Komponenten weisen jeweils einander gegenüberliegende Flansche mit Vertiefungen auf, in die die Klinke 19 zur Erzeugung des Formschlusses eingreifen kann. Die Klinke 19 ist verschwenkbar, so dass ein Formschluss aufhebbar ist. Über die Klinke 19 einer Klinkeneinrichtung 4, 5 kann ein Freilauf realisiert werden. Der Formschluss ist dabei abhängig von der Drehrichtung 6, 8 der Komponenten und davon, welche Komponente ein Drehmoment 7 auf die andere Komponente überträgt.

Die erste Klinkeneinrichtung 4 wirkt nach Art eines Freilaufs. Über die erste Klinken einrichtung 4 ist bei Vorliegen einer ersten Drehrichtung 6 der Riemenscheibe 3 und der Eingangswelle 2 nur ein Drehmoment 7 der Eingangswelle 2 auf die Riemen scheibe 3 übertragbar. Ein an der Riemenscheibe 3 vorliegendes Drehmoment 7 kann in der ersten Drehrichtung 6 nicht auf die Eingangswelle 2 übertragen werden. In die sem Fall würde die Riemenscheibe 3 schneller drehen als die Eingangswelle 2. Bei Vorliegen einer zweiten Drehrichtung 8 zumindest der Eingangswelle 2 ist umgekehrt kein Drehmoment 7 der Eingangswelle 2 auf die Riemenscheibe 3 übertragbar. In diesem Fall würde die Eingangswelle 2 schneller drehen als die Riemenscheibe 3.

Die zweite Klinkeneinrichtung 5 ist in einem unbetätigten Zustand in der ersten

Schaltstellung 9 (kein Formschluss möglich) angeordnet und die Betätigung hin zur zweiten Schaltstellung 10 (ein Formschluss zwischen zwei Komponenten ist in Ab hängigkeit von Drehrichtung 6, 8 und der Richtung der Übertragung eines Drehmo ments 7 erzeugbar) erfolgt in Abhängigkeit von einer Drehzahl 11 der Eingangswelle 2 oder der Riemenscheibe 3.

Eine Klinke 19 der zweiten Klinkeneinrichtung 5 ist durch eine Klinkenfeder 20 aus der ersten Schaltstellung 9 in die zweite Schaltstellung 10 verlagerbar, wobei die Klinken feder 20 in der ersten Schaltstellung 9 durch eine Fliehmasse 12 vorgespannt ist.

Auch die Klinke 19 der ersten Klinkeneinrichtung 4 ist durch eine (andere) Klinkenfe der 20 vorgespannt, so dass die Klinke 19 in der vorgesehenen, einen Formschluss ermöglichenden, Stellung durch die Klinkenfeder 20 angeordnet werden kann.

Befindet sich wie in Fig. 4 dargestellt auch die zweite Klinkeneinrichtung 5 in einer ei nen Formschluss bildenden (zweiten) Schaltstellung 10, kann in beiden Drehrichtun gen 6, 8 und von beiden Komponenten auf die jeweils andere Komponente ein Dreh moment 7 übertragen werden. Dabei kann die elektrische Maschine 30 (mit der Ein gangswelle 2 drehfest verbunden) in einem Generatorbetrieb (also angetrieben durch ein Drehmoment 7 der Verbrennungskraftmaschine 29; über die erste Riemenscheibe 3) oder im Boostbetrieb (also zur Erhöhung eines Drehmoments 7 der Verbrennungs kraftmaschine 29) eingesetzt werden.

Fig. 5 zeigt eine zweite Ausführungsvariante einer Riemenscheibenkupplung 1 in ei ner ersten Schaltstellung 9 in einer Seitenansicht im Schnitt. Fig. 6 zeigt die zweite Ausführungsvariante einer Riemenscheibenkupplung 1 in einer zweiten Schaltstellung 10 in einer Seitenansicht im Schnitt. Auf die Ausführungen zu den Fig. 1 bis 4 wird Bezug genommen. Die Fig. 5 und 6 werden im Folgenden gemeinsam beschrieben.

Die Riemenscheibenkupplung 1 umfasst eine Eingangswelle 2 und eine mit der Ein gangswelle 2 über die Riemenscheibenkupplung 1 schaltbar verbindende (erste) Rie menscheibe 3 sowie eine nicht betätigbare erste Klinkeneinrichtung 4 und eine betä tigbare zweite Klinkeneinrichtung 5. Über die erste Klinkeneinrichtung 4 ist bei Vorlie gen einer ersten Drehrichtung 6 der Riemenscheibe 3 und der Eingangswelle 2 nur ein Drehmoment 7 der Eingangswelle 2 auf die Riemenscheibe 3 übertragbar, wobei bei Vorliegen einer zweiten Drehrichtung 8 zumindest der Eingangswelle 2 kein Drehmoment 7 der Eingangswelle 2 auf die Riemenscheibe 3 übertragbar ist. Die zweite Klinkeneinrichtung 5 ist zwischen zwei Schaltstellungen 9, 10 betätigbar. In ei ner ersten Schaltstellung 9 ist in keiner der beiden Drehrichtungen 6, 8 ein Drehmo ment 7 über die zweite Klinkeneinrichtung 5 übertragbar. In einer zweiten Schaltstel lung 10 ist nur bei Vorliegen der ersten Drehrichtung 6 zumindest der Riemenscheibe 3 ein Drehmoment 7 von der Riemenscheibe 3 auf die Eingangswelle 2 übertragbar.

Die Klinken 19 der zweiten Klinkeneinrichtung 5 und der ersten Klinkeneinrichtung 4 und die Fliehmassen 12 einer Fliehkraftbetätigungseinrichtung 13 sind mit der Ein gangswelle 2 verbunden. Bei Überschreiten einer Grenzdrehzahl sind die Fliehmas sen 12 aus einer Ruheposition 14 (siehe Fig. 5) heraus bewegbar, wobei infolge die ser Bewegung 15 die zweite Klinkeneinrichtung 5 betätigbar ist. Die Fliehmassen 12 sind nur entgegen einer Federkraft einer Vorlastfeder 16 aus der Ruheposition 14 heraus bewegbar. Die Fliehkraftbetätigungseinrichtung 13 weist entlang einer Um fangsrichtung 17 eine Mehrzahl (hier drei) von Fliehmassen 12 auf, die über einen Koppelring 18 miteinander gekoppelt sind, so dass die Bewegung 15 der Fliehmassen 12 nur gemeinsam erfolgt. Die Kopplung der Fliehmassen 12 über einen Koppelring 18 ermöglicht eine gleichzeitige Aktuierung der Klinken 19 sowie eine Kompensation der Gravitationskraft. Die Klinken 19 der zweiten Klinkeneinrichtung 5 sind durch eine Klinkenfeder 20 aus der ersten Schaltstellung 9 in die zweite Schaltstellung 10 verla gerbar, wobei die Klinkenfeder 20 in der ersten Schaltstellung 9 durch die Fliehmasse 12 vorgespannt ist.

Eine Verlagerung der Klinken 19 aus der zweiten Schaltstellung 10 in die erste Schaltstellung 9 erfolgt gegen eine Federkraft der Klinkenfeder 20.

Jede Klinke 19 der zweiten Klinkeneinrichtung 5 ist mit einer Fliehmasse 12 gekop pelt, so dass durch eine Bewegung 15 der Fliehmasse 12 aus der Ruheposition 14 die jeweilige Klinke 19 betätigbar ist. Kehrt die Fliehmasse 12 in die Ruheposition 14 zu rück, wird die Klinke 19 gegen die Federkraft der Klinkenfeder 20 durch die Fliehmas se 12 zurückverlagert. Ein Aktuierungspin 31 zur Betätigung der Klinke 19 der zweiten Klinkeneinrichtung 5 ist mit der Fliehmasse 12 fest gekoppelt. Eine Drehachse 32 (Drehpunkt) von Klinke 19 und Fliehmasse 12 liegt möglichst nah beieinander bzw. wie hier dargestellt auf einer gleichen Achse, wodurch eine Relativbewegung bei der Klinkenaktuierung und damit ein Verschleiß minimiert wird.

Die Vorlastfeder 16 einer Fliehmasse 12, die mit definierter Federkraft die Fliehmasse 12 in Ruheposition 14 hält und somit für die Abkopplung der Klinken 19 zur Riemen scheibe 3 oder Eingangswelle 2 verwendet wird, kann durch Bogenfedern (siehe Fig.

5 und 6), Schling- oder Blattfedern (siehe Fig. 7 und 8) gebildet werden. Bei Erreichen der Grenzdrehzahl bewegt sich die Fliehmasse 12 nach außen und die Klinkenfeder 20 schließt die Generatorklinke, also die Klinke 19 der zweiten Klinkeneinrichtung 5.

Die Klinken 19 sind durch Klinkenfedern 20 nach außen vorgespannt und werden un ter anderem durch die Fliehkraftbetätigungseinrichtung 13 deaktiviert bzw. entkoppelt.

Die zweite Ausführungsvariante der Riemenscheibenkupplung 1 ist mit Bogenfedern als Vorlastfedern 16 ausgeführt. Die erste Schaltstellung zeigt bei ausgeschalteter Verbrennungskraftmaschine 29 bzw. bei geringen Drehzahlen 11 (z. B. weniger als 700 Umdrehungen pro Minute) an der Riemenscheibe 3 die in Fig. 5 dargestellte Klin kenstellung. H ier ist zu erkennen, dass die Klinke 19 der ersten Klinkeneinrichtung 4 (Startklinke) in Motorlaufrichtung (erste Drehrichtung 6) im Eingriff ist und in entge- gengesetzter Laufrichtung (zweite Drehrichtung) überrollt werden kann. Die parallel dazu geschalteten Generatorklinken (Klinken 19 der zweiten Klinkeneinrichtung 5) sind durch die Fliehkraftbetätigungseinrichtung 13 mit Vorlastfedern 16 bei Stillstand und geringen Drehzahlen 11 geöffnet. Abhängig von der Vorlastfederkraft und Flieh massengröße kann die Grenzdrehzahl der Riemenscheibenkupplung 1 eingestellt werden.

In der Fig. 6 ist der Zustand während dem Motorlauf sichtbar, bei dem die Generator klinke (also die Klinke 19 der zweiten Klinkeneinrichtung 5) zugeschalten ist. Dies er folgt ohne Impact, da die Startklinke (Klinke der ersten Klinkeneinrichtung) während der Aktuierung (Motorstart etc.) im Kraftfluss ist und die Generatorklinke frei zuge schaltet werden kann.

Der Anschlag für die Fliehmassen 12 kann unteranderem die fest gekoppelte Riemen scheibe 3 selbst sein.

Fig. 7 zeigt eine dritte Ausführungsvariante einer Riemenscheibenkupplung 1 in einer ersten Schaltstellung 9 in einer Seitenansicht im Schnitt. Fig. 8 zeigt die dritte Ausfüh rungsvariante einer Riemenscheibenkupplung 1 in einer zweiten Schaltstellung 10 in einer Seitenansicht im Schnitt. Die Fig. 7 und 8 werden im Folgenden gemeinsam be schrieben. Auf die Ausführungen zu Fig. 5 und 6 wird verwiesen.

Hier wurde die Vorlastfeder 16 durch Federbleche bzw. Blattfedern in den Fliehmas sen 12 realisiert. Der Vorteil liegt hier im geringeren Platzbedarf und ermöglicht so ei ne höhere Platzausnutzung der Fliehmassen 12. Der Reibkontakt zwischen Blattfeder und Riemenscheibe 3 kann bei Relativbewegung zu Verschleiß führen, wodurch ent weder der Weg minimiert oder die Reibpartner mit möglichst geringen Reibwert ge wählt werden sollten. Außerdem kann auch hier ein Schmiermittel verschleißminimie rend verwendet werden.

Fig. 9 zeigt eine schematische Darstellung einer vierten Ausführungsvariante einer Riemenscheibenkupplung 1 in einer ersten Schaltstellung 9 bei Betrieb in einer ersten Drehrichtung 6. Fig. 10 zeigt eine schematische Darstellung der vierten Ausführungs variante einer Riemenscheibenkupplung 1 in einer zweiten Schaltstellung 10 bei Be- trieb in einer ersten Drehrichtung 6. Fig. 11 zeigt eine schematische Darstellung der vierten Ausführungsvariante einer Riemenscheibenkupplung 1 in einer ersten Schalt stellung 9 bei Betrieb in einer zweiten Drehrichtung 8. Auf die Ausführungen zu Fig. 1 bis 8 wird verwiesen. Die Fig. 9 bis 11 werden im Folgenden gemeinsam beschrieben.

In dieser vierten Ausführungsvariante besteht die Riemenscheibenkupplung 1 aus zwei parallelen Klinkeneinrichtungen 4, 5, die in die entgegengesetzte Drehrichtungen 6, 8 Drehmoment 7 übertragend wirken. Die Generatorklinke (Klinke 19 der zweiten Klinkeneinrichtung 5) wird mit der Fliehkraftbetätigungseinrichtung 13 geschaltet. Ein wesentlicher Unterschied liegt bei der Anbindung der Generatorklinke, die ihre Dreh achse 32 nicht mehr bei der Eingangswelle 2 hat, sondern nun bei der ersten Rie menscheibe 3 (die zur Kurbelwelle einer Verbrennungskraftmaschine 29 verbunden ist). Dadurch kann die Fliehmasse 12 ebenfalls an der Riemenscheibe 3 befestigt werden, wodurch die Fliehkraft auf die Fliehmasse 12 nur bei drehender Riemen scheibe 3 wirkt. Die Generatorklinken werden somit erst nach dem Start einer Ver brennungskraftmaschine 29 zugeschaltet. Bei Rückwärtsdrehung (zweite Drehrich tung 8) der elektrischen Maschine 30 im Standklimabetrieb bleiben die Klinken 19 der zweiten Klinkeneinrichtung 5 immer ausgekoppelt. Die Startklinken der ersten Klin keneinrichtung 4 sind weiter an der Eingangswelle 2 angeordnet.

Hier sollten die wirkenden Kräfte in folgender Reihenfolge wirken: Fliehkraft der Klinke 19 kleiner als Federkraft der Klinkenfeder 20 der zweiten Klinkeneinrichtung 5 kleiner als Federkraft der Vorlastfeder 16 kleiner als Fliehkraft Fliehkraftbetätigungseinrich tung 13.

Fig. 12 zeigt eine schematische Darstellung einer fünften Ausführungsvariante einer Riemenscheibenkupplung 1 in einer ersten Schaltstellung 9 bei Betrieb in einer ersten Drehrichtung 6. Fig. 13 zeigt eine schematische Darstellung der fünften Ausführungs variante einer Riemenscheibenkupplung 1 in einer zweiten Schaltstellung 10 bei Be trieb in einer ersten Drehrichtung 6. Fig. 14 zeigt eine schematische Darstellung der fünften Ausführungsvariante einer Riemenscheibenkupplung 1 in einer ersten Schalt stellung 9 bei Betrieb in einer zweiten Drehrichtung 8. Auf die Ausführungen zu Fig. 9 bis 11 wird verwiesen. Die Fig. 12 bis 14 werden im Folgenden gemeinsam beschrie ben. In dieser fünften Ausführungsvariante werden beide Klinkeneinrichtungen 4, 5 (Gene rator und Startklinke) mit der Riemenscheibe 3 (zur Kurbelwelle) verbunden. Das hat den Vorteil, dass die Standklimatisierung weiterhin drehzahlunabhängig ist und zu sätzlich das Abrollen der Startklinke (Klinke 19 der ersten Klinkeneinrichtung) in Frei laufrichtung günstiger gestaltet werden kann. Hierbei muss die Klinkenfederkraft bei der Klinken 19 die Fliehkraft der Klinken 19 mindestens kompensieren, um eine siche re zweite Schaltstellung 10 zu gewährleisten.

Hier sollten die wirkenden Kräfte also in folgender Reihenfolge wirken: Fliehkraft der Klinke 19 kleiner als Federkraft der Klinkenfedern 20 der ersten Klinkeneinrichtung 4 und der zweiten Klinkeneinrichtung 5 kleiner als Federkraft der Vorlastfeder 16 kleiner als Fliehkraft Fliehkraftbetätigungseinrichtung 13.

Bezuqszeichenliste Riemenscheibenkupplung

Eingangswelle

(erste) Riemenscheibe

erste Klinkeneinrichtung

zweite Klinkeneinrichtung

erste Drehrichtung

Drehmoment

zweite Drehrichtung

erste Schaltstellung

zweite Schaltstellung

Drehzahl

Fliehmasse

Fliehkraftbetätigungseinrichtung

Ruheposition

Bewegung

Vorlastfeder

Umfangsrichtung

Koppelring

Klinke

Klinkenfeder

Drehmomentübertragungsanordnung

erste Riemenscheibenanordnung

zweite Riemenscheibe

erster Riemen

zweite Riemenscheibenanordnung

dritte Riemenscheibe

vierte Riemenscheibe

zweiter Riemen

Verbrennungskraftmaschine

elektrische Maschine

Aktuierungspin

Drehachse