DE10016335A1

DE10016335A1 - Vorrichtung zur elastischen Kraftübertragung

Info

Publication number: DE10016335A1
Application number: DE2000116335
Authority: DE
Inventors: Roger Budde
Original assignee: IAV GmbH Ingenieurgesellschaft Auto und Verkehr
Current assignee: IAV GmbH Ingenieurgesellschaft Auto und Verkehr
Priority date: 2000-03-31
Filing date: 2000-03-31
Publication date: 2001-10-04

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur elastischen Kraftübertragung, vorzugsweise zur schwingungsentkoppelten Übertragung von Drehmomenten für Antriebswellen von Kraftfahrzeugen. DOLLAR A Die Vorrichtung besteht aus einem Innenring (1) und einem diesen umschließenden Außenring (4). An Innen- und Außenring (1; 4) sind jeweils drehfest Wälzkonturen (10; 9) angeordnet, zwischen denen ein elastisches Koppelmittel (6) in Form eines Zugbandes eingelegt ist. Der Innenring (1) ist drehfest mit einer Antriebswelle (2) verbunden, wobei die Kraftübertragung über das eingelegte elastische Koppelmittel (6) auf den Außenring (4) und weiter auf ein endloses Zugmittel (8) erfolgt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur elastischen Kraftübertragung, vorzugsweise zur schwingungsentkoppelten Übertragung von Drehmomenten für Antriebswellen von Kraftfahrzeugen.

Bevorzugtes Einsatzgebiet sind mittels endloser Zugmittel (Riemen, Zahnriemen o. Ketten) angetriebene Nebenaggregate von Verbrennungsmotoren.

Vorbekannt sind gattungsgemäße Vorrichtungen, die von einer Nabe, die drehfest auf der Kurbelwellen eines Motors angeordnet ist, einer diese umgebenden Riemenscheibe und einer zwischen diesen angeordneten elastischen Zwischenlage gebildet werden. Die elastische Zwischenlage ist drehfest an der Nabe und an der Riemenscheibe befestigt. Nachteilig ist bei dieser Lösung, daß die das Drehmoment übertragende elastische Zwischenlage an der Nabe und an der Riemenscheibe befestigt werden muß. Dies geschieht bei Zwischenlagen aus Gummi beispielsweise durch Anvulkanisieren. Desweiteren müssen zur Übertragung hoher Drehmomente Endanschläge zur Begrenzung des Verdrehwinkels vorgesehen sein, um ein Lösen der elastischen Zwischenlage von Innenring und Nabe zu verhindern.

Weiterhin vorbekannt sind Vorrichtungen zur elastischen Kraftübertragung, bei denen die Riemenscheibe, zum Abstützen gegen die vom Zugmittel verursachten radialen Kräfte, auf der Nabe gelagert ist und das Drehmoment mittels einer an Nabe und Riemenscheibe befestigten Gummi-Drehfeder übertragen wird. Nachteilig ist hierbei, daß ein zusätzliches Lager benötigt wird, welches hohen Anforderungen (konstantes Lagerspiel - Wärmedehnung -, Lebensdauerschmierung, Staub- und Wasserunempfindlichkeit) genügen muß und damit zusätzliche Kosten verursacht. Die geringen Schwingwinkel bei hohen Frequenzen bereiten Probleme bei der Lagerung.

Ziel der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zu schaffen, die drehelastisch jedoch radial steif, ohne eine zusätzliche Lagerung Drehmomente überträgt.

Diese Aufgabe wird bei gattungsgemäßen Vorrichtungen zur elastischen Kraftübertragung erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Erfindungsgemäß vorteilhaft ist zwischen die komplementären Wälzkonturen, die jeweils am Innen- bzw. Außenring angeordnet sind, ein elastisches Koppelmittel vorgespannt eingebracht. Ein Verdrehen von Außen- und Innenring gegeneinander ist somit nur gegen die Spannung des Koppelmittels möglich. Die Kopplung ist gleichzeitig radial steif, so daß ohne zusätzliche Lagerung elastisch Drehmomente übertragen werden können. Die Elastizität der Vorrichtung ist sowohl durch die Wahl des Koppelmittels als auch durch die Form der Wälzkonturen anpaßbar. Letzteres ist speziell durch den sich ergebenden Anstellwinkel des Koppelmittels zwischen den Wälzkonturen bedingt.

Die Wälzkonturen können erfindungsgemäß vorteilhaft unterschiedliche Formen auf der in Drehrichtung vorlaufenden und nachlaufenden Seite aufweisen und damit das Koppelmittel zwischen äußerer und innerer Wälzkontur in unterschiedlichen Anstellwinkeln führen. Werden durch die unterschiedliche Form der Wälzkonturen in Drehrichtung der Vorrichtung weisende Anstellwinkel gewählt die von den gegen die Drehrichtung weisenden verschieden sind, so kann eine von der Belastungsrichtung abhängige Steifigkeit der Vorrichtung erzielt werden.

Das Koppelmittel kann in einer vorteilhaften Ausgestaltung aus einer Armierung von Fasern oder Bändern mit einer elastischen Umhüllung bestehen. Damit kann trotz der geforderten Elastizität der Kopplung zwischen Außen- und Innenring eine hohe Zugfestigkeit des Koppelmittels erreicht werden. Es können damit große Drehmomente übertragen werden und die Dauerfestigkeit des Koppelmittels wird erhöht.

In einer weiteren Ausgestaltung des elastischen Koppelmittels besteht dessen Armierung aus Faserlagen die in verschiedener Richtung angeordnet sind. Damit kann das Koppelmittel auch in axialer Richtung Kräfte aufnehmen.

In einer vorteilhaften Weitergestaltung der Vorrichtung weisen die das Koppelmittel berührenden Flächen der Wälzkonturen eine die Reibung zwischen diesen und dem Koppelmittel erhöhende Oberflächenstruktur auf. Die Haftreibung zwischen Koppelmittel und Wälzkonturen sichert das Koppelmittel gegen axiales Verschieben. Die Haftreibung kann zusätzlich durch einen Formschluß zwischen einem auf den Wälzkonturen aufgebrachten Wellenprofil und dem Koppelmittel unterstützt sein.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Anhand der Zeichnung werden nachfolgend Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben.

Hierbei zeigt:

Fig. 1 eine Darstellung der Vorrichtung zur elastischen Kraftübertragung mit symmetrischen Wälzkonturen,

Fig. 2 eine Darstellung der Vorrichtung zur elastischen Kraftübertragung mit unterschiedlichen Wälzkonturen auf der vor- und nachlaufenden Seite,

Fig. 3 eine Detaildarstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

In Fig. 1 ist die erfindungsgemäße Vorrichtung zur elastischen Kraftübertragung mit ausschnittsweise gezeigter elastischer Kopplung dargestellt. Ein als Nabe 1 ausgebildeter Innenring ist drehfest auf der Kurbelwelle 2 eines Motors - nicht dargestellt - angeordnet. Auf dieser Nabe 1 sitzt ein ringförmiges, die Nabe 1 umschließendes, inneres Profilteil 3, welches mit seiner Innenkontur drehfest auf der Nabe 1 befestigt ist. Die Außenkontur des Profilteiles wird durch umfangsverteilte Wälzkonturen 9 gebildet. Ein weiteres ringförmiges äußeres Profilteil 4 umschließt das Innere 3. Dessen Innenseite weist umfangsverteilt Wälzkonturen 10 auf, deren Form komplementär zu denen auf der Außenseite des inneren Profilteils 3 sind. Die Wälzkonturen von innerem 3 und äußerem Profilteil 4 greifen so ineinander, daß zwischen diesen ein Spalt 5 verbleibt. In diesem Spalt 5 ist ein endloses, bandförmiges, elastisches Koppelmittel 6 vorgespannt eingebracht. Dieses elastische Koppelmittel 6 hält das innere 3 und äußere Profilteil 4 voneinander beabstandet. Das äußere Profilteil 4 wird an seiner Außenseite von einem drehfest an diesem angeordneten Ring 7 umschlossen. Dessen Außenseite ist als mit einem Profil zur Aufnahme eines endlosen Zugmittels 8, Keil- oder Zahnriemen versehen. Der äußere das Zugmittel 8 tragende Ring 7 und die Nabe 1 sind über das zwischen den Wälzkonturen eingebrachte elastisches Koppelmittel 6 drehelastisch miteinander gekoppelt. Es ist eine Relativbewegung des das Zugmittel 8 tragenden Ringes 7 gegenüber der Nabe 1, gegen die von der Spannung des elastischen Koppelmittels 6 aufgebrachte Kraft, möglich. Die Drehbewegung der Kurbelwelle 2 wird somit auf ein am Außenring 4 der Vorrichtung zur elastischen Kraftübertragung aufgespanntes Zugmittel 8 elastisch übertragen. Die elastische Übertragung des Drehmomentes von der Kurbelwelle 2 auf das Zugmittel 8 erfolgt durch die elastische Verformung des Koppelmittels. Weiterhin werden durch diese elastische Ankopplung, sowie durch die beim Abwälzen des elastischen Koppelmittels 6 auf den Wälzkonturen entstehende Reibung Drehschwingungen gedämpft. Der Verdrehwinkel der Vorrichtung zur elastischen Kraftübertragung ist bauartbedingt durch das Ineinandergreifen der Profilteile 3; 4 begrenzt, wobei die Endlage von dem zwischen die Profilteile 3; 4 eingelegten elastischen Koppelmittel 6 gedämpft ist.

In Fig. 2 ist die erfindungsgemäße Vorrichtung zur elastischen Kraftübertragung mit ausschnittsweise gezeigter elastischer Kopplung entsprechend Fig. 1 gezeigt. Einzelteile und deren Wirkung sind analog zu den in Fig. 1 beschriebenen. Allein unterschiedlich ist die Führung des Koppelmittels 6 zwischen den Wälzkonturen 10; 11. Die in Drehrichtung DR der Riemenscheibe vorlaufenden Seiten 14; 12 der Wälzkonturen 10; 11 weisen eine, von den Wälzkonturen 10; 11 der nachlaufenden Seiten 13; 15 verschiedene Form auf. Die Kraft wird in Drehrichtung DR der Riemenscheibe von der Kurbelwelle 1 auf das Zugtrum ZT übertragen.

In Fig. 3 ist eine Detaildarstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur elastischen Kraftübertragung mit asymmetrischen Wälzkonturen 10; 11 dargestellt. Die in Drehrichtung DR weisenden Seiten 12; 14 von innerer und äußerer Wälzkontur sind gegenüber den entgegen der Drehrichtung DR weisenden Seiten 13; 15 von innerer und äußerer Wälzkontur verschieden ausgebildet. Die Anstellwinkel W1 und W2 der Armierung 16 des elastischen Koppelmittels 6 zu einer vom Drehpunkt der Riemenscheibe ausgehenden Normalen N bilden sich auf der in Drehrichtung DR weisenden Seite 14 der Wälzkontur kleiner als auf der gegen die Drehrichtung DR weisenden Seite 15 aus. Das elastische Koppelmittel 6 wird auf unterschiedlichen Bahnkurven geführt.

Claims

1. Vorrichtung zur elastischen Kraftübertragung vorzugsweise für Antriebswellen von Kraftfahrzeugen bestehend aus einem fest an der Antriebswelle angeordneten Innenring (1) und einen diesen umschließenden Außenring (4), welche über ein elastisches Koppelmittel (6) verbunden sind dadurch gekennzeichnet, daß das elastische Koppelmittel (6) ein, zwischen an Innen- und Außenring (3; 4) drehfest angeordneten Wälzkonturen eingelegtes, Zugband ist.

2. Vorrichtung zur elastischen Kraftübertragung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß das elastische Koppelmittel (6) aus einer Armierung (19) von Fasern oder Bändern mit einer elastischen Umhüllung besteht.

3. Vorrichtung zur elastischen Kraftübertragung nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, daß die, die Armierung des elastischen Koppelmittels (6) bildenden Fasern oder Bänder aus Polyamid, Carbon, Stahl oder Glasfaser bestehen.

4. Vorrichtung zur elastischen Kraftübertragung nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, daß die Armierung (19) des elastischen Koppelmittels Faserlagen verschiedener Richtung aufweist.

5. Vorrichtung zur elastischen Kraftübertragung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die an Innen- und Außenring (1; 7) drehfest angeordneten Wälzkonturen unter Bildung eines schmalen Zwischenraumes (5) ineinandergreifen.

6. Vorrichtung zur elastischen Kraftübertragung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die an Innen- und Außenring (1; 7) drehfest angeordneten Wälzkonturen ein mäanderförmiges Profil aufweisen.

7. Vorrichtung zur elastischen Kraftübertragung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die an Innen- und Außenring (1; 7) drehfest angeordneten Wälzkonturen unterschiedliche Formen auf der in Drehrichtung (DR) vorlaufenden (12; 14) und nachlaufenden (13; 15) Seite aufweisen.

8. Vorrichtung zur elastischen Kraftübertragung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die an Innen- und Außenring (1; 7) drehfest angeordneten Wälzkonturen Blechformteile sind.

9. Vorrichtung zur elastischen Kraftübertragung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die an Innen- und Außenring (1; 7) drehfest angeordneten Wälzkonturen an der am Koppelmittel (6) wirkenden Seite, eine die Haftreibung zum Koppelmittel (6) erhöhende Oberflächenstruktur aufweist.

10. Vorrichtung zur elastischen Kraftübertragung nach Anspruch 9 dadurch gekennzeichnet, daß die, die Haftreibung zwischen den Wälzkonturen (10; 9) und dem Koppelmittel (6) erhöhende Oberflächenstruktur eine der Form der Wälzkonturen (10; 9) überlagerte Welligkeit oder Riffelung ist.

11. Vorrichtung zur elastischen Kraftübertragung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß der Außenring (7) als Riemenscheibe ausgebildet ist.

12. Vorrichtung zur elastischen Kraftübertragung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß das Koppelmittel (8) unter Vorspannung zwischen den Wälzkonturen (10; 9) geführt ist.

13. Vorrichtung zur elastischen Kraftübertragung nach Anspruch 12 dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannung für das Koppelmittel durch plastisches Verformen eines oder mehrerer Abschnitte der Wälzkonturen erzeugbar ist.