Die Erfindung betrifft einen Zugmittelscheibenentkoppler mit einer Rotationsachse für eine Kurbelwelle einer Verbrennungskraftmaschine, einen Zugmitteltrieb mit einem solchen Zugmittelscheibenentkoppler, einen Antriebsstrang mit einem solchen

Zugmitteltrieb, sowie ein Kraftfahrzeug mit einem solchen Antriebsstrang. Aus dem Stand der Technik sind sogenannte Riemenscheibenentkoppler (RSE) bekannt, bei welchen eine Dämpfungseinrichtung zwischen einem an der Welle befestigbaren Eingangsteil und einem Ausgangsteil vorgesehen ist. Das Ausgangsteil ist zur Aufnahme einer Riemenscheibe eingerichtet. Ein solcher

Riemenscheibenentkoppler ist beispielsweise aus der DE 42 25 304 A1 bekannt. Aus der DE 10 2009 039 989 A1 ist in einer Weiterentwicklung eine Riemenscheibe bekannt, bei welcher ein Freiwinkel vorliegt, über welchen das Ausgangsteil frei von einer (entgegen gerichteten) Kraft relativ zu dem Eingangsteil verdrehbar ist.

Hierdurch soll das Aufbauen einer Resonanz bei Ereignissen wie Start-Stopp, niedrigen Drehzahlen und/oder Lastwechseln vermieden werden. Gemäß der

WO 2012/000 470 A1 ist in einer noch weiteren Entwicklung der Riemenscheibe für einen solchen Freiwinkel eine entgegen gerichtete Kraft zum einen eine reibbehaftete Anlage von dem Eingangsteil an dem Ausgangsteil vorgesehen und zum anderen ein Energiespeicherelement bei einem Eingangsanschlag am Ende des Freiwinkels. Hierdurch soll der Einschlag bei Erreichen des Endes des Freiwinkels abgemildert werden.

Zur Vermeidung hoher Drehmomentgradienten an der Schnittstelle zwischen

Kurbelwelle und Riemenscheibe ist derzeit keine zufriedenstellende Lösung bekannt. Die Vermeidung hoher Drehmomentgradienten ist beispielsweise unerlässlich, wenn die Riemenscheibe mittels einer Zentralverschraubung mit der Kurbelwelle verbunden ist, weil bei einem Überschreiten des zulässigen Drehmomentgradienten die Schraube gelöst und/oder überdehnt werden kann. Vor allem bei einer Anwendung bei einer Verbrennungskraftmaschine mit Zweimassenschwungrad (ZMS) sind beispielsweise beim Betrieb mit Handschaltung ein Auf-Block-Bringen des Zweimassenschwungrads (der sogenannte Impact im ZMS) und andere missbräuchliche Manöver nicht aus zu schließen. Diese lösen einen hohen Drehzahlgradienten aus, welcher bei aktuellen Antriebssystemen zu Überlastungen führen können.

Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile zumindest teilweise zu überwinden. Die erfindungsgemäßen Merkmale ergeben sich aus den unabhängigen Ansprüchen, zu denen vorteilhafte Ausgestaltungen in den abhängigen Ansprüchen aufgezeigt werden. Die Merkmale der Ansprüche können in jeglicher technisch sinnvollen Art und Weise kombiniert werden, wobei hierzu auch die Erläuterungen aus der

nachfolgenden Beschreibung sowie Merkmale aus den Figuren hinzugezogen werden können, die ergänzende Ausgestaltungen der Erfindung umfassen.

Die Erfindung betrifft einen Zugmittelscheibenentkoppler mit einer Rotationsachse für eine Kurbelwelle einer Verbrennungskraftmaschine, aufweisend zumindest die folgenden Komponenten:

eine Zugmittelaufnahme zum Wandeln eines Drehmoments in eine Zugkraft eines Zugmittels und/oder umgekehrt;

einen Wellenanschluss zum drehmomentübertragenden Anschließen an eine

Welle;

einen Schwingungsentkoppler zwischen der Zugmittelaufnahme und dem Wellenanschluss zum Unterbrechen einer Schwingungsübertragung zwischen der Zugmittelaufnahme und dem Wellenanschluss, wobei der Schwingungsentkoppler zumindest eine Schraubenfeder mit einer Federachse umfasst.

Der Zugmittelscheibenentkoppler ist vor allem dadurch gekennzeichnet, dass die Schraubenfeder solche Schraubenwindungen aufweist, dass jeweils benachbarte und in einer Blocksituation über ein Kontaktflächenpaar in Kontakt stehende

Schraubenwindungen in der Blocksituation auf einem zueinander unterschiedlichen Durchmesser angeordnet sind und in der Blocksituation die Normale des

Kontaktflächenpaars zu der Federachse geneigt ist. Der hier vorgeschlagene Zugmittelscheibenentkoppler ist dazu eingerichtet, ein Drehmoment mittels eines Zugmittels, beispielsweise eines Riemens, bevorzugt eines Keilriemens einer Verbrennungskraftmaschine, auf ein Nebenaggregat zu übertragen oder eine Zugkraft von dem Zugmittel aufzunehmen und als Drehmoment über einen Wellenanschluss abzugeben. Ersterer Zustand ist beispielsweise jener zum Antreiben eines Generators zur Erzeugung von elektrischer Spannung. Letzterer Zustand ist beispielsweise ein Anlassen einer Verbrennungskraftmaschine mittels eines

Startergenerators, beispielsweise ein sogenannter Riemenstarter, wobei der

Zugmittelscheibenentkoppler an der Kurbelwelle eine Verbrennungskraftmaschine angeordnet ist, bevorzugt in einer Ausführung als PO Mild Hybrid. Ein PO Mild Hybrid umfasst eine Verbrennungskraftmaschine und einen Startergenerator, welcher mittels eines Zugmitteltriebs verbunden ist. Der Startergenerator ist beispielsweise zum Rekuperieren, (Warm-) Anlassen, und unter Umständen zum Boosten, also zur Superposition der Drehmomentabgabe der Verbrennungskraftmaschine und des Startergenerators, eingerichtet. PO Mild Hybride weisen in der Regel nur geringe

Speicherkapazitäten für elektrische Energie und teilweise ein Bordspannungsnetz mit einer vergleichsweise geringen Spannung.

Der hier vorgeschlagene Zugmittelscheibenentkoppler ist aber auch an einem

Nebenaggregat, wie zum Beispiel einem Startergenerator oder einer einem

Klimakompressor im Zugmitteltrieb einsetzbar.

Die Zugmittelaufnahme ist ein ringartiges Element, welches eine geeignete

Außenoberfläche zur reibschlüssigen und/oder formschlüssigen Kraftübertragung zwischen der Zugmittelaufnahme und einem aufgespannten Zugmittel, beispielsweise einem Keilriemen, aufweist. Im Zentrum des Zugmittelscheibenentkopplers ist ein Wellenanschluss vorgesehen, über welchen der Zugmittelscheibenentkoppler drehmomentübertragend an eine Welle, beispielsweise die Kurbelwelle einer

Verbrennungskraftmaschine, anschließbar ist.

Zwischen dem Wellenanschluss und der Zugmittelaufnahme ist ein

Schwingungsentkoppler vorgesehen, welcher dazu eingerichtet ist, eine Übertragung von Schwingungen, beispielsweise ausgehend von der Kurbelwelle, von dem

Wellenanschluss und der Zugmittelaufnahme und/oder umgekehrt zu unterbinden. Das Unterbrechen der Schwingungsübertragung, wobei zugleich eine (nahezu) unbeeinträchtigte Drehmomentübertragung möglich ist, also das Entkoppeln von Schwingungen, wird vor allem dadurch erreicht, dass durch elastische Einspeicherung der eingetragenen Schwingungsenergie zumindest ein Großteil der

Schwingungsenergie erst verzögert und damit vergleichmäßigt auf die

Zugmittelaufnahme beziehungsweise den Wellenanschluss übertragen wird. Oftmals wird darüber hinaus ein Dämpfungseffekt erzielt, wodurch Schwingungsenergie dissipativ aufgenommen wird, beispielsweise in Wärme umgewandelt wird.

Für eine verlustarme Entkopplung wird hier im Schwingungsentkoppler eine

Schraubenfeder eingesetzt, bei welcher ein besonders hoher Anteil der eingetragenen Energie elastisch gespeichert wird und als mechanische Energie, hier also als

Drehmoment, wieder freigegeben wird. Die Schraubenfeder weist eine Federachse auf, zu welcher die Schraubenwindungen radial gewunden angeordnet sind. Die Federachse ist dabei gerade oder gebogen. Bei einer konventionellen Schraubenfeder ist der radiale Abstand der Schraubenwindungen zu der Federachse über die Länge der Schraubenfeder (nahezu) konstant. Wird eine solche konventionelle

Schraubenfeder auf Block belastet, so werden die benachbarten

Schraubenwindungen derart miteinander in Kontakt gebracht, dass die Normale der so gebildeten Kontaktflächen paare parallel zu der Federachse, beziehungsweise bei einer gebogenen Federachse parallel zu dem jeweiligen (infinitesimalen) Abschnitt der Federachse ausgerichtet ist. Somit schlägt die Schraubenfeder mit einem steilen unstetigen Beschleunigungszuwachs in einer Blocksituation ein. In der Regel wird die Lebensdauer der Schraubenfeder hierdurch erheblich verkürzt und in Reihe

geschaltete Elemente beschädigt.

Zur Vermeidung eines übermäßigen Drehmomentgradienten infolge einer solchen Blocksituation ist es bisher eine bekannte Maßnahme, Reibelemente oder eine zusätzliche Feder kurz vor dem Auf-B lock-Bringen zwischenzuschalten. Um einen erforderlichen Reibwert zu erzeugen sind beispielsweise Maßnahmen wie

Laserstrukturieren oder Aufbringen diamantbeschichteter Folien, (werkzeugfallender) Prägung und weitere Maßnahmen bekannt. Weiterhin ist der Einsatz einer

Rutschkupplung für ein Überlastmoment bekannt. Alle bekannten Maßnahmen haben jedoch den Nachteil, dass sie teuer sind und/oder zusätzlichen Bauraum benötigen. Aus dem Bereich des Zweimassenschwungrads ist eine Bogenfeder bekannt, wie sie beispielsweise in der WO 99/49 234 A1 offenbart ist. Im Zusammenhang mit einem Zweimassenschwungrad ist es aufgrund der Größe der gegenläufig schwingenden großen Massen und der auslegungsgemäßen Federkernlinie der eingesetzten

Bogenfeder zu vermeiden, dass die Bogenfeder bei einer Blocksituation (Impact im ZNS) bricht. Darum wird in der WO 99/49 234 A1 vorgeschlagen, eine Bogenfeder einzusetzen, bei welcher jeweils benachbarte Schraubenwindungen mit einem unterschiedlichen Windungsdurchmesser ausgestattet sind, sodass die benachbarten Schraubenwindungen in einer Blocksituation ein Kontaktflächenpaar bilden, dessen Normale zu der Federachse beziehungsweise dem jeweils zugehörigen infinitesimalen Abschnitt der Federachse geneigt ist. Damit wird den Federwindungen eine eindeutige radiale Ausweichrichtung vorgegeben und folglich in einer Blocksituation die

Belastung für die Schraubenfeder reduziert.

Aufgrund der deutlich geringeren Kräfte an einem bekannten

Zugmittelscheibenentkoppler im Vergleich zu einem Zweimassenschwungrad ist ein Brechen der dort eingesetzten Schraubenfeder nicht zu erwarten. Hier ist aber ein Einsatz einer solchen Schraubenfeder, bei welcher die benachbarten

Schraubenwindungen einen unterschiedlichen Durchmesser aufweisen, dennoch vorteilhaft, weil aus der Begrenzung des Beschleunigungsanstiegs beim Übergang in die Blocksituation infolge des radialen Auseinanderzwingens der

Schraubenwindungen und des materialgleichen Kontakts bei den

Kontaktflächenpaaren (hoher Reibbeiwert) diese reibende Relativbewegung zu einer ergänzenden dissipativen Energieaufnahme führen.

Hier wird nun vorgeschlagen, eine Schraubenfeder einzusetzen, welche nicht nur auf Block bringbar ist, das heißt der konventionelle Kompressionsweg der

Schraubenfeder ist zurückgelegt, sondern darüber hinaus dazu eingerichtet ist, einen Verformungsweg zurückzulegen, bei welchem zumindest über einen Längenbereich, bevorzugt über die gesamte Federlänge, die benachbarten Schraubenwindungen ineinander rutschen. Im Bereich des Verformungswegs weichen die benachbarten Schraubenwindungen mit unterschiedlichem Windungsdurchmesser bei einem

(geneigten) Kontaktflächenpaar bezogen auf die Federachse nach radial innen und radial außen aus und legen dabei noch einen Stauchweg in die gegenseitig axiale Überlappung zurück.

Es wurde festgestellt, dass der dissipative Energieaufnahmebeitrag im Bereich des Verformungswegs bei einer Schraubenfeder, deren benachbarte

Schraubenwindungen zumindest bereichsweise jeweils einen unterschiedlichen Windungsdurchmesser aufweisen, infolge des ineinander Rutschens der

benachbarten Schraubenwindungen nach Erreichen einer Blocksituation, das heißt der konventionelle Kompressionsweg der Schraubenfeder ist zurückgelegt, eine derart große Minderung des Drehmomentgradienten bewirkt, dass auf einige oder jegliche der vorgenannten Maßnahmen zur Minderung des Beschleunigungseinschlags bei einer Blocksituation verzichtet werden kann. Jedenfalls ist ein in Drehrichtung vorgelagerter (teil-) elastischer Sicherheitsanschlag zur Begrenzung des maximalen Verdrehwinkels vor einer Blocksituation nicht nötig.

Die zusätzlichen Fertigungskosten für eine solche Sonder-Schraubenfeder sind in einer Serienproduktion oder Massenfertigung vernachlässigbar. Gleichzeitig sind die Anforderungen an den Bauraum bezogen auf die Rotationsachse des

Zugmittelscheibenentkopplers in Umfangsrichtung, zum Beispiel im Vergleich zum Einsatz eines Elastomeranschlags, oder in radialer Richtung, bei einem zu der

Schraubenfeder parallel geschalteten zusätzlichen Federelement, gering oder nicht vorhanden.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist zentral im Schraubenfederkern eine weitere Schraubenfeder, als Kernfeder bezeichnet, vorgesehen, welche über den gesamten Weg oder einen Teilweg der Stauchung der Schraubenfeder die Federkraft unterstützt, also eine superponierte Federkennlinie vorliegt. Bevorzugt ist diese Kernfeder im Endzustand der Schraubenfeder mit unterschiedlichen

Schraubenwindungen nicht auf Block gebracht. Diese Kernfeder stützt die

Schraubenfeder gegen ein Ausknicken und/oder begrenzt ein übermäßiges Verformen der Schraubenwindungen, wenn diese aus Block gebracht gegeneinander

verrutschen. Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform des Zugmittelscheibenentkoppler ist die Schraubenfeder eine Bogenfeder.

Bei dieser vorteilhaften Ausführungsform ist die Schraubenfeder des

Schwingungsentkopplers als Bogenfeder ausgeführt, wodurch eine Bauform mit geringem radialen Bauraum und/oder eine große Federlänge im Vergleich zu einer Schraubenfeder mit gerader Federachse erreichbar ist. Vorteilhaft ist hierbei darüber hinaus, dass die benachbarten Schraubenwindungen bereits geneigt zueinander angeordnet sind und somit der Unterschied im Windungsdurchmesser zweier benachbarter Schraubenwindungen aufgrund des intrinsischen Neigungsversatzes geringer ausgeführt werden kann als dies bei einer Schraubenfeder mit gerader Federachse der Fall ist.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform des Zugmittelscheibenentkoppler ist die Ableitung der in dem Zugmittelscheibenentkoppler radial maximal außen angeordnete Umfangsumhüllende der Schraubenfeder konstant.

Bei dieser bevorzugten Ausführungsform ist die (mathematische) Ableitung der außenseitigen Umfangsumhüllenden der Schraubenfeder über die Federlänge konstant. Das bedeutet bei einer Ausführung der Schraubenfeder mit gerader Federachse ist die Umfangsumhüllende parallel zu der Federachse und gerade geformt. Bei einer Ausführungsform als Bogenfeder ist die Umfangsumhüllende eine Kurve mit konstantem Änderungswinkel. Die Umfangsumhüllende wird beim

Stauchvorgang weder von den kleineren Schraubenwindungen noch von den größeren Schraubenwindungen überschritten.

Die Umfangsumhüllende ist hierbei durch die Berührungstangente am Außenumfang der Schraubenwindungen bezogen auf die Rotationsachse des

Zugmittelscheibenentkopplers gelegt, und bildet bevorzugt in Richtung Federachse ein Schalensegment, besonders bevorzugt eine Halbschale. Die Umfangsumhüllende ist somit eine Linie beziehungsweise extrudierte Schale, welche bei einer Bogenfeder eine Kurve formt, wobei die Linie, beziehungsweise die radial maximal außen in der extrudierten Schale angeordnete Linie, in einer Ebene senkrecht zu der

Rotationsachse des Zugmittelscheibenentkopplers, in welcher die Federachse liegt oder bei einer bezogen auf die Rotationsachse axial nicht konzentrischen, beispielsweise eiförmigen, Schraubenwindung parallel dazu angeordnet ist.

Dadurch dass die Ableitung der radial maximal außen angeordnet

Umfangsumhüllenden konstant ist, ist die hier vorgeschlagene Schraubenfeder wie eine konventionelle Schraubenfeder einbaubar und von einem Außengehäuse dauerhaft beanstandet. Alternativ ist diese Schraubenfeder zum Führen der

Schraubenfeder in einen, reibungsarmen oder reibungsbehafteten, Kontakt mit einer Führungsfläche bringbar, ohne dass die Funktion der Schraubenfeder in der

Blocksituation, aber auch im konventionellen Betrieb des

Zugmittelscheibenentkopplers gestört ist.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform des Zugmittelscheibenentkoppler ist die zumindest eine Schraubenfeder das einzige elastische Federmittel des

Schwingungsentkopplers.

Bei dieser vorteilhaften Ausführungsform ist kein weiteres elastisches Federmittel vorgesehen, welches beispielsweise erst kurz vor einer oder bei einer Blocksituation in Anschlag gebracht ist beziehungsweise in Wirkeingriff gebracht ist. Vielmehr ist die Schraubenfeder allein für die erwünschte Reduzierung der Drehmomentüberhöhung ausreichend. Besonders bevorzugt sind außer einem Dämpfungsfett in der

Einhausung der Schraubenfeder, soweit dies notwendig ist, auch keine weiteren Dämpfungsmittel vorgesehen. Die Elastizität und Dämpfungseigenschaften von in Reihe oder parallel geschalteter Bauteile des Zugmittelscheibenentkopplers sind bei dieser Ausführungsform gegenüber der Elastizität der Schraubenfeder

beziehungsweise den Dämpfungseigenschaften des Schwingungsentkopplers, bevorzugt allein des Dämpfungsfetts und der Schraubenfeder, vernachlässigbar.

In einer vorteilhaften Ausführungsform ist zusätzlich als Dämpfungselement eine Führungsfläche für eine Bogenfeder mit einer Reiboberfläche beziehungsweise einem Reibbelag vorgesehen, wobei bevorzugt die Schraubenfeder erst kurz vor, bei oder nach einer Blocksituation mit dieser Reibeinrichtung infolge von radialem elastischem Aufdehnen in reibenden Kontakt gebracht ist. Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung einen Zugmitteltrieb für einen Antriebsstrang, aufweisend zumindest die folgenden Komponenten:

ein Verbrennerrad;

ein Nebenrad;

ein Zugmittel zum Übertragen eines Drehmoments zwischen dem

Verbrennerrad und dem Nebenrad; und

einen Zugmittelscheibenentkoppler nach einer Ausführungsform gemäß der obigen Beschreibung, wobei der Zugmittelscheibenentkoppler das

Verbrennerrad bildet.

Der hier vorgeschlagene Zugmitteltrieb ist dazu eingerichtet, ein Drehmoment mittels eines Zugmittels, zum Beispiel einem Riemen, bevorzugt einem Keilriemen, von einem Verbrennerrad auf ein Nebenrad und/oder umgekehrt zu übertragen. Das Verbrennerrad ist beispielsweise mit einer Kurbelwelle einer

Verbrennungskraftmaschine verbunden. Das Nebenrad ist beispielsweise mit der Eingangswelle eines Generators oder einem Klimakompressor verbunden. Der hier vorgeschlagene Zugmitteltrieb ist für einen sicheren Betrieb mit begrenztem

maximalen Drehmomentgradienten auf das Verbrennerrad beziehungsweise auf die Kurbelwelle einer Verbrennungskraftmaschine eingerichtet. Die

drehmomentübertragende Verbindung von dem Wellenanschluss mit der

angeschlossenen Welle ist beispielsweise mittels einer Zentralverschraubung gebildet. Hierdurch ist mit geringem Aufwand der Wellenanschluss auf einen sicheren Drehmomentgradientenbereich begrenzt belastbar. Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung einen Antriebsstrang, aufweisend eine Verbrennungskraftmaschine mit einer Kurbelwelle, zumindest ein Nebenaggregat mit einer Nebenwelle und einen Zugmitteltrieb gemäß der obigen Beschreibung, wobei die Kurbelwelle über das Verbrennerrad mittels des Zugmitteltriebs über das entsprechende Nebenrad mit der zumindest einen Nebenwelle entkoppelt

drehmomentübertragend verbunden ist.

Der hier vorgeschlagene Antriebsstrang weist eine Verbrennungskraftmaschine mit einer Kurbelwelle auf, welche mittels des Zugmitteltriebs die Nebenwelle eines

Nebenaggregats antreibt, beispielsweise die Antriebswelle eines Generators oder eines Klimakompressors. Der hier vorgeschlagene Antriebsstrang weist ein

Zugmittelbetrieb mit zumindest konventionell geringem Bauraum oder demgegenüber verringerten Bauraum auf, wobei zugleich eine sichere

Drehmomentgradientenbegrenzung ohne kostspielige oder bauraumaufwendige Maßnahmen einstellbar ist.

Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug, aufweisend zumindest ein Antriebsrad, welches mittels eines Antriebsstrangs gemäß der obigen Beschreibung antreibbar ist.

Die meisten Kraftfahrzeuge weisen heutzutage einen Frontantrieb auf und ordnen daher bevorzugt die Verbrennungskraftmaschine vor der Fahrerkabine und quer zur Hauptfahrrichtung an. Der Bauraum ist gerade bei einer solchen Anordnung besonders gering. Ähnlich gestaltet sich der Einsatz in motorisierten Zweirädern, für welche eine deutlich gesteigerte Leistung bei gleichbleibendem Bauraum gefordert wird.

Verschärft wird diese Problematik bei Personenkraftwagen der Kleinwagenklasse nach europäischer Klassifizierung. Die verwendeten Funktionseinheiten in einem Personenkraftwagen der Kleinwagenklasse sind gegenüber Personenkraftwagen größerer Wagenklassen nicht wesentlich verkleinert. Dennoch ist der zur Verfügung stehende Bauraum bei Kleinwagen wesentlich kleiner.

Personenkraftwagen werden einer Fahrzeugklasse nach beispielsweise Größe, Preis, Gewicht und Leistung zugeordnet, wobei diese Definition einem steten Wandel nach den Bedürfnissen des Marktes unterliegt. Im US-Markt werden Fahrzeuge der Klasse Kleinwagen und Kleinstwagen nach europäischer Klassifizierung der Klasse der Subcompact Car zugeordnet und im Britischen Markt entsprechen sie der Klasse Supermini beziehungsweise der Klasse City Car. Beispiele der Kleinstwagenklasse sind ein Volkswagen up! oder ein Renault Twingo. Beispiele der Kleinwagenklasse sind ein Alfa Romeo Mito, Volkswagen Polo, Ford Fiesta oder Renault Clio.

Der hier vorgeschlagene Zugmitteltrieb des Antriebsstrangs weist, zumindest in axialer Richtung bezogen auf die Rotationsachse des Zugmittelscheibenentkopplers, eine geringe Baugröße auf, wobei zugleich ein maximal erzeugter

Drehmomentgradient in allen, inklusive missbräuchlichen Handhabungen folgenden, Betriebszuständen auf einen betriebssicheren und bauteilschonenden Bereich begrenzbar ist.

Die oben beschriebene Erfindung wird nachfolgend vor dem betreffenden technischen Hintergrund unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen, welche bevorzugte Ausgestaltungen zeigen, detailliert erläutert. Die Erfindung wird durch die rein schematischen Zeichnungen in keiner Weise beschränkt, wobei anzumerken ist, dass die Zeichnungen nicht maßhaltig sind und zur Definition von Größenverhältnissen nicht geeignet sind. Es wird dargestellt in

Fig. 1 : ein Zugmittelscheibenentkoppler im Schnitt; Fig. 2: eine als Bogenfeder ausgeführte Schraubenfeder mit unterschiedlichen

Durchmessern an den benachbarten Schraubenwindungen;

Fig. 3: schematisch der Verformungsvorgang an den benachbarten auf Block

gebrachten Schraubenwindungen;

Fig. 4: ein Drehmoment-Weg-Diagramm mit Vergleich der Schraubenfederkennlinie der Schraubenfeder gemäß Fig. 3 zu einer konventionellen Federkennlinie gleichen Federdurchmessers; und Fig. 5: ein Antriebsstrang in einem Kraftfahrzeug mit Zugmitteltrieb.

In Fig. 1 ist ein Zugmittelscheibenentkoppler 1 , beispielsweise eine Riemenscheibe an der Kurbelwelle 3 einer Verbrennungskraftmaschine 4 (vergleiche Fig. 5) im

Querschnitt dargestellt. Radial außenseitig befindet sich die Zugmittelaufnahme 5, welche hier für einen Keilriemen eingerichtet ist. Zentral befindet sich der

Wellenanschluss 7, welcher hier mittels einer Zentralverschraubung 31 mit der Kurbelwelle 3 drehmomentübertragend fest verbunden ist. Das hier als Kurbelwelle 3 bezeichnete Bauteil ist ein hülsenartiges Zwischenbauteil, welches mittels einer Welle- Nabe-Verbindung mit der eigentlichen, meist geschmiedeten, Kurbelwelle verbunden ist. Es ist jedoch auch möglich, den Wellenanschluss 7 unmittelbar mit der

Kurbelwelle 3 zu verbinden und daher wird hier dieses Zwischenbauteil als

Kurbelwelle 3 bezeichnet. Die Zugmittelaufnahme 5 ist mittels eines

Schwingungsentkopplers 8, welcher hier eine Schraubenfeder 9 umfasst, mit dem Wellenanschluss 7 drehmomentübertragend und zugleich schwingungsentkoppelt verbunden. Somit ist eine Zugkraft von der Zugmittelaufnahme 5

schwingungsentkoppelt als Drehmoment auf die Kurbelwelle 3 und umgekehrt übertragbar. In Fig. 2 ist schematisch eine Schraubenfeder 9, welche als Bogenfeder ausgeführt ist, im Schnitt dargestellt. Diese Schraubenfeder 9 weist also eine gebeugte

Federachse 10 auf, um welche die Windungen der Schraubenfeder 9 symmetrisch gewunden sind. Hierbei sind jedoch abwechselnd eine erste Schraubenwindung 1 1 und eine zweite Schraubenwindung 12 vorgesehen, bevorzugt über die gesamte Federlänge der Schraubenfeder 9, welche abwechselnd einen (hier größeren) ersten Durchmesser 14 und einen (hier kleineren) zweiten Durchmesser 15 aufweisen.

Bevorzugt unterscheidet sich der erste Durchmesser 14 von dem zweiten

Durchmesser 15 um nicht mehr, bevorzugt deutlich weniger, als den Betrag des Drahtdurchmessers 32. Hierbei ist zu erkennen, dass bei diesem Ausführungsbeispiel eine Umfangsumhüllende 18, welche jeweils durch die radial außenliegenden Maxima des Federdrahts gezogen ist, einen Bogen mit konstanter Winkeländerung, also einer konstanten Ableitung, bildet. Innenseitig bilden die maximal nach innen ragenden Anteile des Federdrahtes ein Zickzack-Muster, sodass also hier der

Federdurchmesser 17 nicht konstant ist. Die Umfangsumhüllende 18 ist hierbei also mit einem konstanten Radius zu der Rotationsachse 2 des

Zugmittelscheibenentkopplers 1 (vergleiche Fig. 1 ) ausgebildet und somit für ein konventionelles geführtes Anliegen, beispielsweise innenseitig an der

Zugmittelaufnahme 5, geeignet. In Fig. 3 sind zwei erste Schraubenwindungen 1 1 mit einer zweiten

Schraubenwindung 12 einer Schraubenfeder 9 auf Block gebracht, also am Ende des Kompressionswegs gezeigt. Diese entsprechend beispielsweise den innenseitigen Abschnitten der Schraubenfeder 9 gemäß Fig. 2. Die Federachse 10 ist hier vereinfacht als gerade dargestellt wobei sie bei einer Ausführung als Bogenfeder, beispielsweise wie in Fig. 2 dargestellt, gebeugt ist. Hierbei ist zu erkennen, dass die Kontaktflächenpaare 13 jeweils eine Normale 16 aufweisen, welche geneigt zu der Federachse 10 ausgerichtet sind. Bei einer weiteren Belastung aus dem dargestellten Blockzustand weichen die ersten Schraubenwindungen 1 1 und die zweite

Schraubenwindung 12 aus. Mit gestrichelten Linien sind die resultierenden Positionen der Schraubenwindungen 1 1 und 12 ausgehend von dem Blockzustand in einen reibenden Verformungszustand dargestellt. Hierbei liegt ein Radialversatz 33 vor, welcher für die ersten Schraubenwindungen 1 1 mit dem hier größeren ersten

Durchmesser 14 (vergleiche Fig. 2) bezogen auf die Federachse 10 nach außen und für die zweite Schraubenwindung 12 mit dem hier kleineren zweiten Durchmesser 15 (vergleiche Fig. 2) bezogen auf die Federachse 10 nach innen gerichtet ist. Weiterhin liegt ein Stauchversatz 34 vor, sodass die Schraubenfeder 9 ausgehend vom

Blockzustand noch weiter gestaucht wird.

In Fig. 4 ist ein Drehmoment-Weg-Diagramm 35 gezeigt, bei welchem ein

Drehmoment 37 über einen Federweg 36 dargestellt ist. Zur Erläuterung wird auf die Darstellungen in Fig. 2 und Fig. 3 Bezug genommen, wobei diese Bezugnahme keine Beschränkung der Allgemeinheit darstellt. Es sind zum Vergleich eine

Schraubenfeder 9 mit den charakteristischen Schraubenwindungen 1 1 und 12 im Vergleich zu einer konventionellen Schraubenfeder mit einer Kernfeder dargestellt, wobei die Kernfeder erst ab einem Kernfedereingriff 40 in Anspruch genommen wird, also in Eingriff steht. Der Federvorgang beginnt ausgehend von der entspannten Feder rechts beim Vorspannanschlag 38, welcher die Einbaulänge der

Schraubenfeder 9 bestimmt. Die Schraubenfeder 9 wird bis zu einem

Blockanschlag 40 über den dazwischenliegenden Kompressionsweg 39 (idealisiert rein) elastisch, also konventionell, gestaucht. Die Schraubenfeder 9 ist also

konventionell und auf gleichem Bauraum einsetzbar.

Nun folgt der Verformungsweg 41 bis zum geometrischen Anschlag 42, bei dessen Erreichen sich die Schraubenfeder 9 wie ein Festkörperanschlag verhält oder auch bei Überlastung bricht. Bei der konventionellen Schraubenfeder mit Kernfeder verläuft der konventionelle Hinweg infolge des Eingriffs der Kernfeder steiler, also steifer, als im Kompressionsweg 39 infolge der Superposition der Kernfederkraft und

Schraubenfederkraft sowie Reibung zwischen diesen ineinanderlaufenden Federn. Bei dem Knick im Verformungsweg 41 ist die konventionelle Schraubenfeder und/oder die Kernfeder auf Block gebracht und der konventionelle Hinweg 45 steigt rasant an bis zum geometrischen Anschlag 42 an. Der konventionelle Rückweg 46 verläuft weniger steif beziehungsweise steil als der konventionelle Hinweg 45, weil beim Entspannen die Reibung zwischen den konventionellen Schraubenwindungen und/oder der konventionellen (äußeren) Schraubenfeder und der (inneren) Kernfeder im Entspannungszustand nicht mit einer von außen aufgebrachten Flächenpresskraft belastet wird. Daraus folgt eine konventionelle Hysteresearbeit 49 (zwischen dem konventionellen Hinweg 45 und dem konventionellen Rückweg 46 eingeschlossene Fläche).

Bei der Schraubenfeder 9 mit den charakteristischen Schraubenwindungen 1 1 und 12 verläuft der Hinweg 43 deutlich steiler als der konventionelle Hinweg 45, weil der Reibungsanteil deutlich größer ist als bei der konventionellen Schraubenfeder mit Kernfeder. Der Knick beim Hinweg 43 im Verformungsbereich 41 ist dadurch bedingt, dass zunächst der Stauchversatz 34 den größeren Anteil bildet und nach dem Knick der Radialversatz 33 den größeren Anteil bildet. Dies ist durch die kreisrunde Form des Federdrahtes bedingt und die zunehmende Steifigkeit gegenüber einem radialen Aufdehnen beziehungsweise Stauchen der Schraubenwindungen 1 1 und 12. Beim Entformen des Rückwegs 44 im Verformungsweg 41 liegt auf dem

Kontaktflächenpaar 13 keine äußere Flächenpresskraft an, sodass sich hier eine geringere Steifigkeit ergibt.

Die Differenz zwischen dem Hinweg 43 und dem Rückweg 44 ist im Vergleich zu der Differenz von konventionellem Hinweg 45 zu konventionellem Rückweg 46 deutlich größer, sodass deutlich mehr Hysteresearbeit geleistet wird, nämlich (rein

mathematisch betrachtet) die konventionelle Hysteresearbeit plus die zusätzliche Hysteresearbeit 49. Daraus folgt, dass eine deutliche Steigerung des

Dämpfungseffekts unter gleicher Bauraumforderung und bei gleichem Verhalten im Kompressionsweg 39 erzielbar ist.

In Fig. 5 ist ein Antriebsstrang 20 in einem Kraftfahrzeug 25 mit einem

Zugmitteltrieb 19 schematisch dargestellt, welcher bevorzugt als PO Mild Hybrid eingerichtet ist. Hierbei ist eine Verbrennungskraftmaschine 4 mit einer Kurbelwelle 3, dargestellt als drei-zylindrige Verbrennungskraftmaschine, mit seiner Motorachse 30 quer zur Längsachse 28 und vorne im Kraftfahrzeug 25 angeordnet. Die Kurbelwelle 3 ist mittels eines Verbrennerrads 21 für zumindest einen Betriebszustand als Antrieb für den Zugmitteltrieb 19 eingerichtet. Alternativ ist die Kurbelwelle 3 mittels des Nebenaggregats 23, beispielsweise einem Starter-Generator, über den

Zugmitteltrieb 19 antreibbar. Hierzu ist ein Zugmittel 6, beispielsweise ein Riemen, vorgesehen, welcher um das Nebenrad 22 des Nebenaggregats 23, um das

Verbrennerrad 21 und in gleicher weise zum Antrieb eines (optionalen)

Klimakompressors 29 gespannt. Mittels dieses Antriebsstrangs 20 sind ein linkes Antriebsrad 26 und ein rechtes Antriebsrad 27 antreibbar.

Mittels des hier vorgeschlagenen Zugmittelscheibenentkopplers ist eine Minderung der Wirkung eines Einschlags bei einer Drehmomentbelastung, welche den

Schwingungsentkoppler auf Block bringt, bei gleicher oder geringerer

Bauraumanforderung erreicht.

Bezuqszeichenliste Zugm itteischeibenentkoppler

Rotationsachse

Kurbelwelle

Verbrennungskraftmaschine

Zugmittelaufnahme

Zugmittel

Wellenanschluss

Schwingungsentkoppler

Schraubenfeder

Federachse

erste Schraubenwindung

zweite Schraubenwindung

Kontaktflächenpaar

erster Durchmesser

zweiter Durchmesser

Normale des Kontaktflächenpaars

Federdurchmesser

Umfangsumhüllende

Zugmitteltrieb

Antriebsstrang

Verbrennerrad

Nebenrad

Nebenaggregat

Nebenwelle

Kraftfahrzeug

linkes Antriebsrad

rechtes Antriebsrad

Längsachse

Klimakompressor

Motorachse

Zentralverschraubung Drahtdurchmesser

Radialversatz

Stauchversatz

Drehmoment-Weg-Diagramm

Federweg

Drehmoment

Vorspannanschlag

Kompressionsweg

Blockanschlag / Kernfedereingriff

Verformungsweg

geometrischer Anschlag

Hinweg (Federkennlinie beim Stauchvorgang)

Rückweg (Federkennlinie beim Entspannen)

konventioneller Hinweg (Federkennline beim Stauchvorgang) konventioneller Rückweg (Federkennline beim Entspannen) elastische Federkennlinie

konventionelle Hysteresearbeit

zusätzliche Hysteresearbeit