Nebenaqqreqateantrieb und Antriebsmotor mit einem entsprechenden

Riemenscheibenentkoppler

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Riemenscheibenentkoppler für einen Neben- aggregateantrieb insbesondere eines Antriebsmotors eines Kraftfahrzeugs. Mittels des Riemenscheibenentkopplers ist insbesondere ein Zugmittel des Nebenaggregate- antriebs antreibbar. Weiterhin betrifft die Erfindung einen Nebenaggregateantrieb und einen Antriebsmotor mit einem entsprechenden Riemenscheibenentkoppler.

Solche Riemenscheibenentkoppler weisen regelmäßig eine Dämpfungseinrichtung mit zumindest einem Federspeicher auf, die der Verminderung von Drehschwingungen dient und zwischen einem Eingangsteil und einem Ausgangsteil des Riemenschei- benentkopplers angeordnet ist. Das Eingangsteil umfasst regelmäßig eine Nabe, die zur Einleitung eines Drehmoments drehfest mit einer Welle eines Antriebsmotors kop- pelbar ist. Das Drehmoment ist über die Nabe, einen Flansch und die Dämpfungsein- richtung auf das Ausgangsteil übertragbar. Das Ausgangsteil umfasst regelmäßig eine Riemenscheibe mit einer Zugmittellauffläche, wobei das Drehmoment über die Rie- menscheibe als Zugkraft auf das Zugmittel übertragbar ist. Zur Übertragung des Drehmoments werden die einzelnen Komponenten des Riemenscheibenentkopplers mit form- und/oder kraftschlüssigen Verbindungen miteinander verbunden. Hierbei kann es sich beispielsweise um Verschrauben, Vernieten, Verstiften oder Aufpressen handeln. Diese Verbindungsarten sind für die Übertragung von sehr hohen Drehmo- menten jedoch nicht immer geeignet oder es steht kein entsprechend großer Bauraum zur Verfügung.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, die mit Bezug auf den Stand der Technik geschil- derten Probleme zumindest teilweise zu lösen und insbesondere einen Riemenschei- benentkoppler anzugeben, mit dem hohe Drehmomente übertragbar sind und der ei- nen geringen Bauraum benötigt. Zudem soll ein Nebenaggregateantrieb und ein An- triebsmotor mit einem Riemenscheibenentkoppler angegeben werden, wobei durch den Riemenscheibenentkoppler hohe Drehmomente übertragbar sein sollen und wo bei der Riemenscheibenentkoppler einen geringen Bauraum benötigt. Diese Aufgaben werden gelöst mit einem Riemenscheibenentkoppler, Nebenaggrega- teantrieb und einem Antriebsmotor gemäß den Merkmalen der unabhängigen Ansprü- che. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängig formu- lierten Ansprüchen angegeben. Es ist darauf hinzuweisen, dass die in den abhängi- gen Ansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale in beliebiger technologisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden können und weitere Ausgestaltungen der Erfin- dung definieren. Darüber hinaus werden die in den Ansprüchen angegebenen Merk- male in der Beschreibung näher präzisiert und erläutert, wobei weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung dargestellt werden.

Hierzu trägt ein Riemenscheibenentkoppler für einen Nebenaggregateantrieb bei, der zumindest die folgenden Komponenten aufweist:

- ein Eingangsteil umfassend eine Nabe;

- ein Ausgangsteil umfassend eine Riemenscheibe, wobei das Ausgangsteil und das Eingangsteil um eine gemeinsame Drehachse drehbar sind; und

- einen Flansch, der mit einer Verstemmverzahnung mit der Nabe oder der Riemen- scheibe verbunden ist.

Ein Riemenscheibenentkoppler kann ein antreibendes Rad eines Nebenaggregatean- triebs oder ein angetriebenes Rad eines Nebenaggregateantriebs sein. Ein solcher Nebenaggregateantrieb dient insbesondere dem Antrieb zumindest eines Nebenag- gregats eines Antriebsmotors bzw. Kraftfahrzeugs. Ein Nebenaggregat kann eine Hilfsmaschine des Kraftfahrzeugs sein, die nicht oder nicht unmittelbar seine Fortbe- wegung bewirkt. Bei der Hilfsmaschine kann es sich beispielsweise um einen Elekt- romotor, einen Generator, eine Pumpe oder einen Ventilator handeln. Der Riemen- scheibenentkoppler kann insbesondere ein Drehmoment des Antriebsmotors über zumindest ein Zugmittel auf das zumindest eine Nebenaggregat übertragen. Hierzu kann ein Eingangsteil des Riemenscheibenentkopplers derart mit dem Antriebsmotor gekoppelt werden, dass das Eingangsteil durch den Antriebsmotor um eine Drehach- se antreibbar ist. Hierzu weist das Eingangsteil eine Nabe auf, die mit einer Welle des Antriebsmotors drehfest verbindbar ist. Bei der Welle kann es sich beispielsweise um eine Kurbelwelle, Ausgleichwelle, Zwischenwelle oder Nockenwelle handeln. Das Ein- gangsteil ist mit einem Ausgangsteil gekoppelt, sodass das Ausgangsteil mit dem Ein- gangsteil um die Drehachse drehbar ist. Das Ausgangsteil weist eine Zugmittel lauffläche für das zumindest eine Zugmittel auf. Die Zugmittellauffläche ist insbesondere an einer Umfangsfläche einer Riemenscheibe des Ausgangsteils ausgebildet, sodass das Drehmoment als Zugkraft auf das zumin- dest eine Zugmittel übertragbar ist. Die Bezeichnungen Eingangsteil und Ausgangsteil sind auf eine Drehmomentflussrichtung bezogen, bei der der Riemenscheibenent- koppler ein antreibendes Rad ist, das von dem Antriebsmotor, bei dem es sich bei- spielsweise um einen Verbrennungsmotor oder Elektromotor handeln kann, antreibbar ist. Der Riemenscheibenentkoppler kann jedoch auch ein durch das Zugmittel ange- triebenes Rad sein, das zum Antrieb eines Nebenaggregats dient.

Der Riemenscheibenentkoppler weist zudem einen Flansch auf, der mit einer Ver- stemmverzahnung mit der Nabe oder der Riemenscheibe verbunden ist. Bei dem Flansch handelt es sich insbesondere um ein Blechbauteil. Weiterhin ist der Flansch insbesondere ringförmig ausgebildet. Der Flansch ist mit dem Eingangsteil und/oder dem Ausgangsteil um die Drehachse drehbar. Insbesondere ist das Drehmoment von der Nabe über den Flansch auf die Riemenscheibe übertragbar. Flierzu ist der Flansch mit der Verstemmverzahnung mit der Nabe und/oder der Riemenscheibe verdrehfest verbunden. Zur Herstellung der Verstemmverzahnung kann beispielsweise der Flansch mit einer Verzahnung auf die Nabe und/oder die Riemenscheibe aufgepresst werden. Die Verzahnung schneidet dabei in die Nabe und/oder die Riemenscheibe ein, sodass eine verdrehfeste Verbindung entsteht. Die Verzahnung an der Nabe und/oder der Riemenscheibe entsteht somit erst während des Fügevorgangs durch axiales Aufpressen des Flanschs zur Nabe und/oder Riemenscheibe. Dies kann be- deuten, dass bei der Herstellung der Verstemmverzahnung eine plastische Verfor- mung der Nabe und/oder der Riemenscheibe erfolgt. Hierbei können beispielsweise Späne entstehen. Die verdrängten Späne können in eine (verschlossene) Späne- kammer verbracht, verschossen und/oder verschlossen werden. Die Nabe kann in der axialen Richtung eine Verlängerung aufweisen, auf der der Flansch vor der Herstel- lung der Verstemmverzahnung platzierbar ist. Hierdurch ist der Flansch insbesondere zu der Nabe zentrierbar. Zudem kann die Verlängerung einen dritten Durchmesser aufweisen, der insbesondere kleiner als ein erster Durchmesser der Verstemmver- zahnung und/oder kleiner als ein zweiter Durchmesser eines Bunds der Nabe ist. Durch die Verstemmverzahnung sind für die Verbindung des Flanschs mit der Nabe und/oder der Riemenscheibe keine zusätzlichen Komponenten oder ein höherer Mate- rialaufwand erforderlich. Weiterhin können über die Verstemmverzahnung sehr hohe Drehmomente übertragen werden. Die Verstemmverzahnung benötigt zudem keinen zusätzlichen Bauraum.

Der Riemenscheibenentkoppler kann eine Federeinrichtung aufweisen, durch die das Ausgangsteil und das Eingangsteil um die gemeinsame Drehachse relativ zueinander begrenzt verdrehbar sind. Zwischen dem Eingangsteil und dem Ausgangsteil kann die Federeinrichtung mit wenigstens einem Energiespeicher wirksam sein, sodass das Ausgangsteil und das Eingangsteil relativ zueinander begrenzt verdrehbar sind. Die Federeinrichtung kann sich an dem Eingangsteil und dem Ausgangsteil abstützen. Bei dem wenigstens einen Energiespeicher handelt es sich insbesondere um zumindest eine Druckfeder, zumindest eine Spiralfeder, zumindest ein elastisches Element und/oder zumindest eine Bogenfeder. Der wenigstens eine Energiespeicher ist insbe- sondere an dem Flansch, insbesondere an einem äußeren Umfang des Flanschs, an- geordnet, wobei der Flansch um die Drehachse drehbar ist. Der wenigstens eine Energiespeicher stützt sich insbesondere einerseits an dem Flansch und andererseits an der Riemenscheibe ab, sodass das Drehmoment über die Nabe, den Federflansch und den wenigstens einen Energiespeicher auf die Riemenscheibe des Riemenschei- benentkopplers übertragbar ist. Durch die Federeinrichtung kann eine Verdrehung von Eingangsteil und Ausgangsteil relativ zueinander entgegen einer Federkraft der Fe- dereinrichtung erfolgen. Durch die Federeinrichtung sind insbesondere Drehschwin- gungen bzw. Torsionsschwingungen dämpfbar und/oder tilgbar.

Zur weiteren Dämpfung bzw. Tilgung der Drehschwingungen bzw. Torsionsschwin- gungen kann der Riemenscheibenentkoppler eine Fliehkraftpendeleinrichtung aufwei- sen. Die Fliehkraftpendeleinrichtung weist einen um die Drehachse drehbaren Flieh- kraftpendelflansch mit zumindest einer unter Fliehkrafteinwirkung gegenüber dem Fliehkraftpendelflansch verlagerbar angeordneten Pendelmasse auf. Weiterhin kann der Fliehkraftpendelflansch zumindest zwei Pendelmassen aufweisen. Beispielsweise kann der Fliehkraftpendelflansch zwei, drei oder vier Pendelmassen aufweisen. Die wenigstens eine Pendelmasse kann entlang einer vorgegebenen Bahn verlagerbar sein. Zudem kann die wenigstens eine Pendelmasse zwischen einer ersten Endpositi- on und einer zweiten Endposition verlagerbar sein. Durch die Fliehkraftpendeleinrich- tung kann eine drehzahladaptive Dämpfung und/oder Tilgung der Drehschwingungen bzw. Torsionsschwingungen erfolgen.

Die Fliehkraftpendeleinrichtung kann an dem Eingangsteil oder dem Ausgangsteil an- geordnet sein. Damit ist jeweils anwendungsangepasst eine Verbesserung der Dämp- fung und/oder Tilgung der Drehschwingungen bzw. Torsionsschwingungen möglich. Weiterhin ist eine anwendungsangepasste Bauraumoptimierung möglich.

Die Verstemmverzahnung kann an einem inneren Umfang des Flanschs ausgebildet sein.

Die Verstemmverzahnung kann einen ersten Durchmesser aufweisen, der kleiner ist als ein zweiter Durchmesser eines Bunds der Nabe. Bei dem ersten Durchmesser handelt es sich insbesondere um einen Innendurchmesser des Flanschs. Bei dem Bund der Nabe handelt es sich insbesondere um denjenigen Bereich der Nabe, auf den der Flansch bei der Fierstellung der Verstemmverzahnung aufgepresst wird. Bei dem zweiten Durchmesser handelt es sich insbesondere um einen Außendurchmes- ser des Bunds. Da der erste Durchmesser kleiner ist als der zweite Durchmesser kommt es bei der Fierstellung der Verstemmverzahnung zu einer plastischen Verfor- mung des Flanschs und/oder der Nabe.

Die Verstemmverzahnung kann in die Nabe geschnitten sein. Dies bedeutet insbe- sondere, dass die Nabe bei der Fierstellung der Verstemmverzahnung plastisch ver- formt wird.

Der Riemenscheibenentkoppler kann eine Spänekammer für bei der Fierstellung der Verstemmverzahnung entstehende Späne aufweisen. Bei der Spänekammer handelt es sich insbesondere um einen ringförmigen Raum, in den die bei der Fierstellung der Verstemmung entstehenden Späne eintreten können. Die Spänekammer kann in ei- ner axialen Richtung, insbesondere vor dem Anbringen des Flanschs an die Nabe, in einer axialen Richtung geöffnet sein. Nach der Fierstellung der Verstemmverzahnung bzw. dem Anbringen des Flanschs an die Nabe kann der Flansch die Spänekammer insbesondere verschließen. Flierdurch können die in der Spänekammer gesammelten Späne nicht mehr aus der Spänekammer austreten. Die Spänekammer kann ringförmig ausgebildet sein.

Der Flansch kann eine größere Härte als die Nabe aufweisen. Hierdurch kann ge- währleistet werden, dass bei der Herstellung der Verstemmverzahnung (im Wesentli- chen) nur die Nabe und/oder die Riemenscheibe (plastisch) verformt werden.

Einem weiteren Aspekt der Erfindung folgend wird auch ein Nebenaggregateantrieb mit zumindest einem Zugmittel vorgeschlagen, wobei das Zugmittel zumindest einen erfindungsgemäßen Riemenscheibenentkoppler zumindest teilweise umschlingt.

Einem noch weiteren Aspekt der Erfindung folgend wird auch ein Antriebsmotor für ein Kraftfahrzeug vorgeschlagen, wobei eine Welle des Antriebsmotors mit einem erfin- dungsgemäßen Riemenscheibenentkoppler gekoppelt ist.

Bezüglich weiterer Einzelheiten des Nebenaggregateantriebs und/oder des An- triebsmotors wird auf die Beschreibung des erfindungsgemäßen Riemenscheibenent- kopplers verwiesen.

Die Erfindung sowie das technische Umfeld werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Figuren eine besonders bevorzug- te Variante der Erfindung zeigen, diese jedoch nicht darauf beschränkt ist. Dabei sind gleiche Bauteile in den Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen. Es zeigen beispielhaft und schematisch:

Fig. 1 : ein Antriebsmotor mit einem Riemenscheibenentkoppler in einer Seitenan- sicht;

Fig. 2: ein bekannter Riemenscheibenentkoppler im Längsschnitt;

Fig. 3: ein erfindungsgemäßer Riemenscheibenentkoppler im Längsschnitt;

Fig. 4: ein Flansch des Riemenscheibenentkopplers in einer Frontansicht; Fig. 5: der Flansch nach dem Verstemmen mit einer Nabe des Riemenscheibenent- kopplers; und

Fig. 6: eine Detailansicht des Flansch nach dem Verstemmen mit der Nabe des

Riemenscheibenentkopplers.

Die Fig. 1 zeigt einen Antriebsmotor 17 mit einem Nebenaggregateantrieb 2 in einer Seitenansicht. Der Nebenaggregateantrieb 2 umfasst einen Riemenscheibenentkopp- ler 1 , der mit einer Welle 18 des Antriebsmotors 17 verbunden ist. Bei der Welle 18 handelt es sich hier um eine Kurbelwelle des Antriebsmotors 17. Der Riemenschei- benentkoppler 1 ist durch die Welle 18 um eine Drehachse 7 rotierbar. Auf einer dem Riemenscheibenentkoppler 1 gegenüberliegenden Seite des Antriebsmotors 17 ist die Welle 18 mit einem Getriebe 23 gekoppelt. Durch den Riemenscheibenentkoppler 1 ist über ein Zugmittel 16 ein Nebenaggregat 24 antreibbar. Bei dem Nebenaggregat 24 handelt es sich hier um einen (Strom-)Generator, beispielsweise nach Art einer Lichtmaschine.

Die Fig. 2 zeigt einen bekannten Riemenscheibenentkoppler 1 in einem Längsschnitt, der Teil eines in der Fig. 1 gezeigten Nebenaggregateantriebs 2 sein kann. Der Rie- menscheibenentkoppler 1 weist ein Eingangsteil 3 mit einer Nabe 4 und einem

Flansch 8 auf. Die Nabe 4 und der Flansch 8 sind verdrehfest zueinander ausgeführt, wobei die Nabe 4 mit der in der Fig. 1 gezeigten Welle 18 des Antriebsmotors 17 ver- bindbar ist, durch die die Nabe 4 und der Flansch 8 um die gemeinsame Drehachse 7 drehbar sind. Der Riemenscheibenentkoppler 1 weist zudem ein Ausgangsteil 5 mit einer Riemenscheibe 6 auf. Auf einer Außenfläche 25 der Riemenscheibe 6 ist eine Zugmittellauffläche 26 für das in der Fig. 1 gezeigte ein Zugmittel 16 des Nebenag- gregateantriebs 2 ausgebildet. Zwischen dem Eingangsteil 2 und dem Ausgangsteil 4 ist eine Federeinrichtung 10 mit einer Mehrzahl von in einer Umfangsrichtung verteilt angeordneter Energiespeicher 27 vorgesehen, wobei die Energiespeicher 27 hier nach Art von Bogenfedern ausgebildet sind. Die Energiespeicher 27 stützen sich ei- nerseits an dem Flansch 8 und andererseits an der Riemenscheibe 6 bzw. einem De- ckel 28 der Riemenscheibe 6 ab, sodass das Eingangsteil 3 und das Ausgangsteil 5 entgegen einer Federkraft der Energiespeicher 27 relativ zueinander begrenzt ver- drehbar sind. Der Deckel 28 ist verdrehfest zu der Riemenscheibe 6 in die Riemen- scheibe 6 eingepresst. Die Riemenscheibe 6 ist um die Drehachse 7 relativ zu der Nabe 4 begrenzt verdrehbar. Hierzu ist auf einer Umfangsfläche 21 der Nabe 4 ein Gleitlager 29 angeordnet. Das Gleitlager 29 stützt die Riemenscheibe 6 in einer axia- len Richtung 19 (parallel zu der Drehachse 7) und einer radialen Richtung 20 (ortho- gonal zu der axialen Richtung 19) gegenüber der Nabe 4 ab.

Die Fig. 3 zeigt einen erfindungsgemäßen Riemenscheibenentkoppler 1 im Längs- schnitt. Bei diesem ist der Flansch 8 mit einer Verstemmverzahnung 9 verdrehfest mit der Nabe 4 verbunden. Die Verstemmverzahnung 9 ist an einem inneren Umfang 11 des Flanschs 8 und einem äußeren Bund 14 der Nabe 4 ausgebildet. In der Fig. 3 ist der Riemenscheibenentkoppler 1 zur Vereinfachung lediglich mit der Nabe 4 und dem Flansch 8 dargestellt. Abgesehen von der Verstemmverzahnung 9 kann der Riemen- scheibenentkoppler 1 im Übrigen insbesondere wie der in der Fig. 2 dargestellte be- kannte Riemenscheibenentkoppler 1 ausgebildet sein.

Die Fig. 4 zeigt den Flansch 8 in einem Teilschnitt und in einer Frontansicht. Zu er- kennen ist hier eine Verzahnung 22 des Flanschs 8 an dem inneren Umfang 11 des Flanschs 8 vor dem Verstemmen mit der in der Fig. 3 gezeigten Nabe 4.

Die Fig. 5 zeigt den Flansch 8 nach dem Verstemmen mit der Nabe 4. Die Verstemm- verzahnung 9 wurde durch die in der Fig. 4 gezeigte Verzahnung 22 beim Verstem- men des Flanschs 8 mit der Nabe 4 in die Nabe 4 geschnitten. Die dabei entstehen- den Späne sind durch eine in der Fig. 3 gezeigte ringförmige Spänekammer 15 auf- nehmbar.

Die Fig. 6 zeigt eine Detailansicht des in der Fig. 5 markierten Bereichs des Flanschs 8 nach dem Verstemmen mit der Nabe 4. die Verstemmverzahnung 9 weist einen ers- ten Durchmesser 12 auf, der kleiner ist als ein zweiter Durchmesser 13 des Bunds 14 der Nabe 4.

Durch die vorliegende Erfindung ist ein Riemenscheibenentkoppler 1 besonders be- triebssicher betreibbar und kostengünstiger herstellbar. Bezuqszeichenliste

Riemenscheibenentkoppler

Nebenaggregateantrieb

Eingangsteil

Nabe

Ausgangsteil

Riemenscheibe

Drehachse

Flansch

Verstemmverzahnung

Federeinrichtung

innerer Umfang

erster Durchmesser

zweiter Durchmesser

Bund

Spänekammer

Zugmittel

Antriebsmotor

Welle

axiale Richtung

radiale Richtung

Umfangsfläche

Verzahnung

Getriebe

Nebenaggregat

Außenfläche

Zugmittellauffläche

Energiespeicher

Deckel

Gleitlager