Triebscheibe mit integriertem Freilauf Beschreibung

Gebiet der Erfindung Die vorliegende Erfindung betrifft eine Triebscheibe eines Zugmitteltriebs zum Antrieb von Nebenaggregaten einer Brennkraftmaschine. Die Triebscheibe umfasst eine Riemenscheibe, die über ein Zugmittel, einen Riemen, weitere Riemenscheiben des Zugmitteltriebs verbindet, wobei der Riemenscheibe eine richtungsgeschaltete Entkopplungseinrichtung zugeordnet ist

Hintergrund der Erfindung

Die durch den motorischen Verbrennungsprozess der Brennkraftmaschine ausgelöste Drehungleichformigkeit verursacht nachteilige Schwingungen, die über eine der Kurbelwelle zugeordnete Riemenscheibe in den Zugmitteltrieb eingeleitet werden.

Die diskontinuierliche Arbeitsweise der Brennkraftmaschine bewirkt ungleichförmig wirkende Massenkräfte am Kurbelzapfen der Kurbelwelle. Infolge der sich periodisch verändernden Kräfte schwankt das Drehmoment an der Kurbelwelle um einen Mittelwert. Diese die Winkelgeschwindigkeit verändernden Schwankungen werden unmittelbar in den Zugmitteltrieb der Brennkraftmaschine übertragen. Der Antrieb von Neben- oder Hilfsaggregaten über einen Zugmitteltrieb, insbesondere Riementrieb ist für Fahrzeug-Brennkraftmaschinen üblich. Die ungleichförmige Drehbewegung der Kurbelwelle bewirkt in dem Zugmitteltrieb eine ständig wechselnde Beschleunigung und Verzögerung der anzutreiben- den Aggregatemassen. Das Zugmittel, der Riemen hat die Aufgabe, diese Wechselmomente zu übertragen, was zu einem vorzeitigen Verschleiß und einer Geräuschanregung des Riemens führt. Der Zugmitteltrieb muss folglich entsprechend der größten auftretenden Belastung dimensioniert werden. Die Ungleichförmigkeit bewirkt in den Zugmitteltrieben eine Geräuschanregung, die sich nachteilig auf den Komfort des Fahrzeugs auswirkt.

Zur Minderung der Schwingungsamplituden sowie zur Vermeidung nachteiliger Resonanzen ist es bekannt, Schwingungstilger einzusetzen. Das Wirkprinzip dieser Tilger beruht darauf, die Resonanz des Schwingungssystems durch die Tilgermasse zu verhindern und die Amplituden der Tilgermasse durch eine Werkstoffdämpfung und / oder Reibung zwischen der Erregermasse und der Tilgermasse zu verringern. Der Aufbau eines bekannten Schwingungstilgers ist beispielsweise aus dem Vorlesungsumdruck„Verbrennungsmotoren" von Prof. Pischinger, Ausgabe 1982, Seite 167, Bild 6.2-6 zu entnehmen.

Weiterhin ist es bekannt, in einer Triebscheibe, einer Kurbelwellen- Riemenscheibe ein Federentkoppelungssystem oder ein Visco-hydraulisches System zu integrieren, die aufgrund relativ hoher Kosten und / oder Packaging- Gründen selten eingesetzt werden.

Zusammenfassung der Erfindung

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Triebscheibe zu realisieren, die eine kompakt aufgebaute, kostengünstig darstellbare Entkopplungseinrichtung einschließt.

Zur Lösung dieser Aufgabenstellung ist erfindungsgemäß eine Triebscheibe vorgesehen, die eine drehstarr mit einer Kurbelwelle verbundene Nabe um- fasst, die radial beabstandet von einer Riemenscheibe umschlossen ist. In einem sich dabei einstellenden, radial von der Nabe und der Riemenscheibe begrenzten Einbauraum ist eine Freilaufkupplung integriert. Dabei ist die Riemenscheibe über eine Stützlagerung auf der Nabe verdrehbar gelagert. Die auch als Freilaufeinheit zu bezeichnende Entkopplungseinrichtung besteht aus der Freilaufkupplung und der Stützlagerung, die gemäß der Erfindung vorteilhaft bauraumoptimiert innerhalb der Triebscheibe integriert ist. Dieser Auf- bau ermöglicht eine gewünschte wirksame Entkopplung des Zugmitteltriebs bei einer durch die Drehungleichförmigkeit der Kurbelwelle bedingten Verzögerung. Die in den Zugmitteltrieb eingeleitete Drehbewegung ist dadurch gleichmäßig und unterliegt keinen Drehzahlschwankungen. Gleichzeitig werden sämtliche Komponenten im Zugmitteltrieb entlastet und können folglich kleiner beziehungsweise schwächer ausgelegt werden. Damit stellt sich ein erhebliches Einsparpotenzial hinsichtlich der Kosten, des Gewichts und des Bauraums ein. Weiterhin bietet die Erfindung die Möglichkeit einer Absenkung der Vorspannkraft, verbunden mit dem Einsatz eines schmaler und/oder weicher ausgebildeten Zugmittels, was sich vorteilhaft auf die Reibverluste auswirkt. Außerdem kann durch die erfindungsgemäße Maßnahme ein standardmäßiges Zugmittel eingesetzt werden, da das eingesetzte Zugmittel, der Riemen, keine spezielle Beschichtung erfordert, da durch die erfindungsgemäße Maßnahme kein nachteiliges Schlupfrisiko besteht. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche 2 bis 10.

Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung umfasst eine Triebscheibe, die sowohl eine Freilaufkupplung als auch eine Dämpfungseinrichtung einschließt. Die Dämpfungseinrichtung besteht aus einer Tilgermasse, die über ein elastisches Dämpfungselement mit einem Trägerelement verbunden ist, das separat zu der Freilaufkupplung mit der Nabe oder unmittelbar mit einem Flansch der Kurbelwelle in Verbindung steht. Als Dämpfungselement bietet sich beispielsweise ein als Gummidämpfer oder als elastische Masse ausgebildetes Bauteil an. Das separat zu der Freilaufkupplung angeordnete Dämpfungselement in Verbindung mit der zugehörigen Tilgermasse ist bevorzugt über ein Trägerelement mit der Nabe verbunden ist, wobei die Tilgermasse axial oder radial ausgerichtet werden kann. Gemäß einer bevorzugten Anordnung ist die Dämpfungseinrichtung der Riemenscheibe axial vorgelagert. Alternativ dazu bietet es sich an, die Dämpfungseinrichtung in einer Ausnehmung der Riemenscheibe zu integrieren.

Dazu kann beispielsweise eine spanlos durch ein Tiefziehverfahren hergestellte, ein C-förmiges Querschnittsprofil aufweisende Riemenscheibe verwendet werden, in deren Ausnehmung ein eine Kröpfung aufweisendes Trägerelement mit zugehöriger Dämpfungseinrichtung positioniert ist. Dabei umschließt die eine kreisringförmige Aufnahme bildende Kröpfung des Trägerelements die Freilaufkupplung, das oder die Stützlager sowie einen Innenschenkel der Riemenscheibe.

Als Freilaufkupplung kann sowohl ein Klemmrollenfreilauf als auch ein Klemm- korperfreilauf eingesetzt werden, wobei diese Freiläufe als Außensternfreilauf oder als Innensternfreilauf ausführt werden können.

Der konstruktive Aufbau der erfindungsgemäßen Triebscheibe schließt weiterhin einen Aufbau ein, bei dem auf der Mantelfläche der topfartig gestalteten Nabe sowohl die Freilaufkupplung als auch die Stützlagerung geführt und abgestützt sind. Bevorzugt umfasst die Stützlagerung beidseitig der Freilaufkupplung angeordnete Lagerungen, die als Gleitlager oder als Wälzlager ausgeführt sind. Zur kostengünstigen Herstellung bietet es sich an, die Nabe sowie das dem Dämpfungselement zugeordnete Trägerelement spanlos durch ein Tiefziehverfahren herzustellen. Zur Herstellung dieser Bauteile schließt die Erfindung weiterhin alternative oder unterschiedliche Verfahren ein. Die erfindungsgemäße Triebscheibe ist für Zugmitteltriebe einsetzbar, bei denen das Zugmittel über ein Spannsystem vorgespannt wird. Vorteilhaft ist die Triebscheibe gemäß der Erfindung mit allen mechanisch und/oder hydraulisch wirkenden Spannsystemen kombinierbar. Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die Zeichnungen, in denen unterschiedliche Ausführungsbeispiele dargestellt sind, verdeutlichen die Erfindung. Es zeigen:

Fig. 1 einen schematischen Aufbau eines Zugmitteltnebs zum Antrieb verschiedener Nebenaggregate, bei dem die Riemenscheibe der Kurbelwelle eine Entkopplungseinrichtung einschließt;

Fig. 2 ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Kurbelwellen-Riemenscheibe mit Entkopplungseinrichtung in einer Schnittansicht; ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Kurbelwellen-Riemenscheibe mit Entkopplungseinrichtung und einer Dämpfungseinrichtung; ein drittes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Kurbelwel len-Riemenscheibe mit Entkopplungseinrichtung und einer Dämp fungseinrichtung; ein viertes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Kurbel wellen-Riemenscheibe, bei der eine topfartig gestaltete Riemen Scheibe die Dämpfungseinrichtung umschließt.

Detallierte Beschreibung der Zeichnungen

In Figur 1 ist ein als Nebenaggregatetrieb ausgeführter, im Uhrzeigersinn umlaufender Zugmitteltrieb 1 einer Brennkraftmaschine schematisch dargestellt. Der Zugmitteltrieb 1 umfasst als Zugmittel 2 einen elastischen Riemen, der Riemenscheiben einzelner Antriebs- oder Abtriebsglieder beziehungsweise einzelner Aggregate verbindet. Der Antrieb des Zugmitteltriebs 1 erfolgt von einer Riemenscheibe 3 einer Triebscheibe 4, die unmittelbar mit einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine verbunden ist. Weiterhin verbindet das Zugmittel 2 die Riemenscheibe 5 eines Generators 6 sowie die Riemenscheiben 7 und 8 weiterer Aggregate. Das Zugmittel 2 ist weiterhin zwischen den Riemenschei- ben 5 und 7 an einer Umlenkrolle 9 geführt. Zur Erzielung einer ausreichenden Vorspannung des Zugmittels 2 ist als Spannsystem der Generator 6 um einen Drehpunkt 10 schwenkbar gelagert und von einem Kraftmittel 1 1 , beispielsweise einer Druckfeder, im Gegenuhrzeigersinn kraftbeaufschlagt, zur Bildung eines Generatorspanners. In der Triebscheibe 4 ist zur Erzielung einer Schwin- gungsberuhigung des Zugmitteltriebs 1 eine richtungsgeschaltete Entkopplungseinrichtung 12 integriert. Dadurch wird eine Entkopplung des Antriebs sichergestellt und die Verzögerungsphase der Drehungleichformigkeit der Brennkraftmaschine nicht in den Zugmitteltrieb 1 eingeleitet. Die Figuren 2 bis 5 zeigen detailliert den Aufbau unterschiedlicher Ausgefüh- rungsbeispiele der Triebscheiben 4a - 4d. Bauteile der Triebscheiben, die mit entsprechenden Bauteilen der Fig. 1 übereinstimmen, sind mit gleichen Bezugziffern versehen. Die nachfolgenden Beschreibungen beziehen sich auf abweichende Bauteile oder Details.

Gemäß Figur 2 umfasst die Triebscheibe 4a eine topfartig gestaltete, beispielsweise spanlos durch ein Tiefziehverfahren hergestellte Nabe 13a. Eine im Boden 14 der Nabe 13a eingebrachte zentrische Öffnung 15 ist für eine Verschraubung bestimmt, über die eine Befestigung der Triebscheibe 4a an der Kurbelwelle erfolgt. Die Riemenscheibe 3a umschließt die Nabe 4a unter Einhaltung eines radialen Abstandes, der einen kreisringförmigen Einbauraum 16 bildet, in dem als Entkopplungseinrichtung 12 eine richtungsgeschaltete, auf einer Mantelfläche 19 der Nabe 13a positionierte Freilaufkupplung 17 eingebracht ist. Beidseitig ist der Freilaufkupplung 17 jeweils ein als Wälzlager oder Gleitlager gestaltetes Stützlager 18 zugeordnet.

Die Figur 3 zeigt die Triebscheibe 4b, die ergänzend zu Figur 2 eine Dämpfungseinrichtung 20 einschließt. Der Aufbau dieser Einrichtung umfasst ein beispielsweise als Gummidämpfer ausgeführtes Dämpfungselement 21 , das über ein Tragerelement 22 mit der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine verbunden ist und dem in axialer Richtung eine Tilgermasse 26 zugeordnet ist. Das Trägerelement 22 ist dabei als separates Bauteil der Riemenscheibe 3 stirnseitig axial vorgelagert. Zur Befestigung der Dämpfungseinrichtung 20 an der Kurbelwelle sind in dem Boden 23 des Trägerelements 22 mehrere Bohrungen 24 eingebracht, die mit Bohrungen 25 der Nabe 13a korrespondieren und zur Aufnahme von Verschraubungen bestimmt sind. Die Dämpfungseinrichtung 20 der Triebscheibe 4c umfasst gemäß Fig. 4 ebenfalls ein der Riemenscheibe 3a vorgelagertes Trägerelement 22, das von der radial ausgerichteten Tilgermasse 27 umschlossen ist. Das Dämpfungselement 28 ist dabei zwischen der Tilgermasse 27 und dem Trägerelement 22 angeordnet.

In Fig. 5 ist die Triebscheibe 4d abgebildet, die eine Riemenscheibe 3b mit einem C-förmigen Querschnittsprofil einschließt, in der die Dämpfungseinrichtung 20 gemäß Fig. 4 integriert ist. Dazu ist ein bevorzugt spanlos hergestelltes, im Bereich der Nabe 13b eine Kröpfung 31 bildenes Trägerelement 33 vorgesehen, das außenseitig von dem Dämpfungselement 28 und der Tilgermasse 27 umschlossen ist. Dabei umschließt die eine kreisringförmige Aufnahme 29 bildende Kröpfung 31 des Trägerelements 33 die Freilaufkupplung 17, die Stützlager 18 sowie einen Innenschenkel 32 der Riemenscheibe 3b.

Bezugszahlenliste

1 Zugmitteltrieb

2 Zugmittel

3a Riemenscheibe

3b Riemenscheibe

4a Triebscheibe

4b Triebscheibe

4c Triebscheibe

4d Triebscheibe

5 Riemenscheibe

6 Generator

7 Riemenscheibe

8 Riemenscheibe

9 Umlenkrolle

10 Drehpunkt

1 1 Kraftmittel

12 Entkopplungseinrichtung

13a Nabe

13b Nabe

14 Boden

15 Öffnung

16 Einbauraum

17 Freilaufkupplung

18 Stützlager

19 Mantelfläche

20 Dämpfungseinrichtung

21 Dämpfungselement

22 Trägerelement

23 Boden

24 Bohrung

25 Bohrung

26 Tilgermasse Tilgermasse Dämpfungselement Aufnahme

Ausnehmung Kröpfung

Innenschenkel Trägerelement