DE102007046812A1

DE102007046812A1 - Antrieb für ein Hilfsaggregat einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE102007046812A1
Application number: DE200710046812
Authority: DE
Inventors: Ramiro Carvajal
Original assignee: Schaeffler KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2007-09-29
Filing date: 2007-09-29
Publication date: 2009-04-02

Abstract

Antrieb für ein Hilfsaggregat einer Brennkraftmaschine mit einer zwei Riemenabstützungen aufweisenden Riemenscheibe, deren wirksamer Durchmesser durch eine axiale Verschiebung wenigstens einer Riemenabstützung verstellbar ist, wobei die wenigstens eine Riemenabstützung (4, 5) mittels eines Kugelgewindetriebs (6, 12) verschiebbar ist.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft einen Antrieb für ein Hilfsaggregat einer Brennkraftmaschine mit einer zwei Riemenabstützungen aufweisenden Riemenscheibe, deren wirksamer Durchmesser durch eine axiale Verschiebung wenigstens einer Riemenabstützung verstellbar ist.
Hintergrund der Erfindung
Bei Hilfsaggregaten einer Brennkraftmaschine, die in einem Riementrieb angeordnet sind und durch einen Riemen angetrieben werden, besteht das Problem, dass die Drehzahl der Riemenscheibe des Hilfsaggregats in Abhängigkeit der Drehzahl der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine starken Schwankungen unterliegt. Bei vergleichsweise geringen Motordrehzahlen, die etwa im Leerlauf auftreten, weist auch das Hilfsaggregat eine niedrige Drehzahl auf, demgegenüber rotiert das Hilfsaggregat bei hohen Motordrehzahlen ebenfalls mit hoher Umdrehungsgeschwindigkeit. Dieses Verhalten ist jedoch bei bestimmten Be triebszuständen nachteilig. Beispielsweise wird eine Wasserpumpe im Leerlauf lediglich mit geringer Umdrehungsgeschwindigkeit angetrieben, obwohl in diesem Zustand eine hohe Pump- und Kühlleistung erforderlich wäre. Andererseits liefert die Wasserpumpe bei hohen Motordrehzahlen eine hohe Pumpleistung, wodurch eine hohe Kühlleistung zur Verfügung gestellt wird, die jedoch in diesem Betriebszustand gar nicht erforderlich ist.
Um diesem Mangel abzuhelfen, ist beispielsweise in der EP 0 586 534 B1 vorgeschlagen worden, eine Riemenscheibe mit variablem Durchmesser zu verwenden. Zur Steuerung der Durchmesseränderung ist eine hydraulische Einrichtung vorgesehen, die jedoch einen vergleichsweise hohen Bauaufwand erfordert.
Ein Hilfsaggregatantrieb mit variabler Übersetzung ist auch aus der DE 197 45 735 A1 bekannt. In ähnlicher Weise werden verstellbare Riemenscheiben auch bei CVT-Getrieben verwendet.
Zusammenfassung der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Antrieb für ein Hilfsaggregat einer Brennkraftmaschine anzugeben, das einfach aufgebaut ist und dennoch eine zuverlässige Einstellung des wirksamen Riemenscheibendurchmessers ermöglicht.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einem Antrieb der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass die wenigstens eine Riemenabstützung mittels eines Kugelgewindetriebs verschiebbar ist.
Anders als bei herkömmlichen Systemen wird bei dem erfindungsgemäßen Antrieb für das Hilfsaggregat kein aufwändiges und fehleranfälliges hydraulisches System benötigt, da wenigstens eine Riemenabstützung mittels des Kugelgewindetriebs verschiebbar ist.
Gemäß einer ersten Variante des erfindungsgemäßen Antriebs kann eine Riemenabstützung mittels des Kugelgewindetriebs axial verschiebbar und die andere Riemenabstützung ortsfest auf einer Antriebswelle des Hilfsaggregats angeordnet sein. Die Steuerung und Einstellung des wirksamen Durchmessers der Riemenscheibe erfolgt dabei durch Verschiebung der Riemenabstützung.
Gemäß einer zweiten, alternativen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Antriebs kann es vorgesehen sein, dass der Kugelgewindetrieb eine Welle mit zwei gegenläufigen Kugelbahnen aufweist, auf denen jeweils eine Riemenabstützung geführt ist. Bei dieser Variante werden beide Riemenabstützungen gleichzeitig verschoben, so dass die axiale Position des Riemens im Wesentlichen unverändert bleibt.
Es ist besonders zweckmäßig, dass der erfindungsgemäße Antrieb einen auf wenigstens eine Riemenabstützung einwirkenden Stellmotor zum Einstellen des wirksamen Durchmessers der Riemenscheibe aufweist. Der Stellmotor kann von einer Steuerungseinrichtung ansteuerbar sein, insbesondere in Abhängigkeit der Drehzahl des Riemens. Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann der Stellmotor zum Verschieben der wenigstens einen Riemenabstützung durch Induktion ausgebildet sein. Eine derartige Ausgestaltung ist besonders zuverlässig.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass der Stellmotor ein insbesondere induktiv verschiebbares, auf wenigstens eine Riemenabstützung einwirkendes Übertragungselement aufweist. Auf diese Weise kann die Verschiebung des Übertragungselements und damit die Anpassung des wirksamen Durchmessers der Riemenscheibe elektrisch erfolgen, vorzugsweise kann der Stellmotor mittels einer Steuerungseinrichtung gesteuert werden. Die Steuerung des Stellmotors erfolgt dabei vorzugsweise in Abhän gigkeit der Umdrehungsgeschwindigkeit des Riemens, der als Antrieb für das Hilfsaggregat der Brennkraftmaschine dient.
Das erfindungsgemäß vorgesehene, auf die wenigstens eine Riemenabstützung einwirkende Übertragungselement kann als verschiebbare Hülse ausgebildet sein, die vorzugsweise einen Bund aufweist, der direkt oder indirekt auf die Riemenabstützung einwirkt und diese axial verschiebt. Dabei wird es bevorzugt, dass das Übertragungselement, insbesondere die Hülse, an einem an der Riemenabstützung angebrachten Axiallager anliegt.
Bei dem erfindungsgemäßen Antrieb kann es vorgesehen sein, dass die Riemenabstützungen mittels lösbarer Verbindungselemente axial verschieblich miteinander verbunden sind. Die Riemenabstützungen sind im Hinblick auf die benötigte axiale Verstellmöglichkeit in Axialrichtung nicht fest miteinander verbunden, sie weisen jedoch lösbare Verbindungselemente, die vorzugsweise als Stifte ausgebildet sind, auf, die eine radiale Relativbewegung der Riemenabstützungen verhindern.
Das Hilfsaggregat des erfindungsgemäßen Antriebs kann beispielsweise als Wasserpumpe, Klimakompressor, Generator, Ölpumpe oder als Lenkhilfspumpe ausgebildet sein, daneben kommen alle anderen bei Brennkraftmaschinen üblichen Hilfsaggregate in Frage.
Danben betrifft die Erfindung einen Riementrieb, insbesondere für eine Brennkraftmaschine. Der erfindungsgemäße Riementrieb weist wenigstens einen Antrieb der beschriebenen Art auf.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Figuren beschrieben. Die Figuren sind schematische Darstellungen und zeigen:
1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Antriebs für ein Hilfsaggregat einer Brennkraftmaschine in einer geschnittenen Ansicht; und
2 ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Antriebs für ein Hilfsaggregat einer Brennkraftmaschine in einer geschnittenen Ansicht.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt einen Antrieb 1 für ein Hilfsaggregat einer Brennkraftmaschine in einer geschnittenen Ansicht. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Hilfsaggregat eine Wasserpumpe, die über eine Antriebswelle 2 angetrieben wird. Der Antrieb 1 ist Bestandteil eines Riementriebs einer Brennkraftmaschine, der wenigstens eine nicht dargestellte antreibende Riemenscheibe umfasst, die über einen Riemen 3 mit dem Antrieb 1 verbunden ist. Zusätzlich sind weitere Riemenscheiben anderer Hilfsaggregate vorhanden, daneben kann der Riementrieb eine oder mehrere Umlenkrollen und eine oder mehrere Spannrollen aufweisen.
Der Antrieb 1 umfasst Riemenabstützungen 4, 5, wobei die Riemenabstützung 4 auch als Wegscheibe bezeichnet wird und axial verschiebbar ist. Die Rie menabstützung 5, die auch als Festscheibe bezeichnet wird, ist drehfest mit der Antriebswelle 2 verbunden. Zwischen den beiden Riemenabstützungen 4, 5 ist ein als Spiraldruckfeder ausgebildetes Federelement 19 angeordnet, das die beiden Riemenabstützungen 4, 5 auseinanderdrückt. Die zum Riemen 3 gerichtete Seite der Riemenabstützungen 4, 5 verläuft schräg zum Riemen, so dass die Riemenabstützungen 4, 5 einen sich nach außen öffnenden Konus bilden. Wenn die bewegbare Riemenabstützung 4 zur ortsfesten Riemenabstützung 5 hin bewegt wird, verringert sich der Abstand zwischen den beiden Riemenabstützungen 4, 5, so dass der Riemen 3 von der Antriebswelle 2 weg bewegt wird, dementsprechend erhöht sich die Drehzahl der Antriebswelle 2. Wenn die verschiebbare Riemenabstützung 4 axial von der ortsfesten Riemenabstützung 5 weg bewegt wird, vergrößert sich der Abstand zwischen den Konusflächen der Riemenabstützungen 4, 5, so dass der Riemen 3 zur Drehach se der Antriebswelle 2 hin bewegt wird, wodurch sich die Drehzahl entsprechend verringert.
Wie in 1 gezeigt ist, ist die Riemenabstützung 4 mittels eines Kugelgewindetriebs 6 verschiebbar. Die Kugeln des Kugelgewindetriebs 6 bewegen sich auf der Oberfläche der Antriebswelle 2, der Antrieb und damit die Steuerung der Verschiebung der Riemenabstützung 4 erfolgt mittels eines eine Induktionsspule 7 aufweisenden Stellmotors 8. Der Stellmotor 8 kann über eine in 1 nicht dargestellte externe Steuerungseinrichtung oder über eine in dem Stellmotor 8 integrierte Steuerungseinrichtung gesteuert werden, indem mittels der Induktionsspule 7 der Kugelgewindetrieb 6 in eine bestimmte axiale Position gebracht wird.
Die Steuerung der verschiebbaren Riemenabstützung 4 über die Verstellung des Kugelgewindetriebs 6 mittels des Stellmotors 8 erfolgt in Abhängigkeit von der Umdrehungsgeschwindigkeit des Riemens 3. Wenn der Motor der Brennkraftmaschine sich beispielsweise im Leerlauf befindet, wird eine hohe Kühlleistung benötigt, so dass die Riemenabstützung 4 so verschoben wird, dass sich eine hohe Drehzahl der Antriebswelle 2 einstellt. Wenn die Brennkraftmaschine andererseits mit hoher Drehzahl betrieben wird, kann die Drehzahl der Antriebswelle 2 durch Verschieben der Riemenabstützung 4 verringert werden, wenn lediglich eine geringe Kühlleistung erforderlich ist.
2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei übereinstimmende Komponenten mit denselben Bezugszeichen bezeichnet sind. In Übereinstimmung mit dem ersten Ausführungsbeispiel umfasst der Antrieb 9 eine Antriebswelle 10, die in dem dargestellten Ausführungsbeispiel ein Pumpenrad 11 einer Wasserpumpe antreibt. Die Riemenabstützungen 4, 5 führen den Riemen 3, wobei der Abstand des Riemens 3 zur Drehachse der Antriebswelle 10 sich in Abhängigkeit der axialen Position der Riemenabstützungen 4, 5, die mittels eines Kugelgewindetriebs 12 einstellbar ist, ändert. Der Kugelgewindetrieb 12 weist gegenläufige Kugelbahnen 13, 14 auf, so dass die Riemenabstützungen 4, 5 bei einer Stellbewegung des Kugelgewindetriebs 12 entweder voneinander weg oder aufeinander zu bewegt werden. Die Riemenabstützungen 4, 5 sind über als Stifte 15 ausgebildete Verbindungselemente miteinander gekoppelt, die in entsprechende axiale Ausnehmungen eingesetzt sind. Die Stifte behindern nicht die axiale Relativbewegung der Riemenabstützungen 4, 5 sondern verhindern eine Relativverschiebung in Radialrichtung.
Die Verstellung des Kugelgewindetriebs 12 erfolgt mittels eines Stellmotors 16, der induktiv ein als Hülse 17 ausgebildetes Übertragungselement axial verschiebt. Die Hülse 17 weist einen nach innen gebogenen Bund auf, der an einem Axiallager 18 an der Riemenabstützung 5 anliegt. Ein als Spiraldruckfeder 19 ausgebildetes Federelement stützt sich im Inneren des Stellmotors 16 einerseits an einem Gehäuseabschnitt und andererseits an der Hülse 17 ab, so dass diese gegen das Axiallager 18 der Riemenabstützung 5 gedrückt wird. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Stellmotor 16 an der Außenseite eines Pumpengehäuses 20 angeordnet.
Die Einstellung des wirksamen Durchmessers der Riemenabstützungen 4, 5 und damit die Einstellung der Drehzahl der Antriebswelle 10 erfolgt analog zu dem in 1 gezeigten ersten Ausführungsbeispiel in Abhängigkeit der Drehzahl des Riemens 3. Wenn die Drehzahl der Antriebswelle 10 verringert werden soll, werden die Riemenabstützungen 4, 5 mittels des Stellmotors 16 auseinander bewegt. Wenn die Drehzahl erhöht werden soll, werden die Riemenabstützungen 4, 5 aufeinander zu bewegt, wodurch sich der wirksame Durchmesser und damit der Abstand des Riemens 3 zur Drehachse vergrößert.

1: Antrieb
2: Antriebswelle
3: Riemen
4: Riemenabstützung
5: Riemenabstützung
6: Kugelgewindetrieb
7: Induktionsspule
8: Stellmotor
9: Antrieb
10: Antriebswelle
11: Pumpenrad
12: Kugelgewindetrieb
13: Kugelbahn
14: Kugelbahn
15: Stifte
16: Stellmotor
17: Hülse
18: Axiallager
19: Spiraldruckfeder
20: Pumpengehäuse

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- EP 0586534 B1 [0003]
- DE 19745735 A1 [0004]

Claims

Antrieb für ein Hilfsaggregat einer Brennkraftmaschine mit einer zwei Riemenabstützungen aufweisenden Riemenscheibe, deren wirksamer Durchmesser durch eine axiale Verschiebung wenigstens einer Riemenabstützung verstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Riemenabstützung (4, 5) mittels eines Kugelgewindetriebs (6, 12) verschiebbar ist.
Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Riemenabstützung (4) mittels des Kugelgewindetriebs (6) axial verschiebbar und die andere Riemenabstützung (5) ortsfest auf einer Antriebswelle (2) des Hilfsaggregats angeordnet ist.
Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kugelgewindetrieb (12) eine Welle (10) mit zwei gegenläufigen Kugelbahnen (13, 14) aufweist, auf denen jeweils eine Riemenabstützung (4, 5) geführt ist.
Antrieb nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass er einen auf wenigstens eine Riemenabstützung (4, 5) einwirkenden Stellmotor (8, 16) zum Einstellen des wirksamen Durchmessers der Riemenscheibe aufweist.
Antrieb nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Stellmotor (8, 16) zum Verschieben der wenigstens einen Riemenabstützung (4, 5) durch Induktion ausgebildet ist.
Antrieb nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Stellmotor (8, 16) ein insbesondere induktiv verschiebbares, auf wenigstens eine Riemenabstützung (4, 5) einwirkendes Übertragungselement aufweist.
Antrieb nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Übertragungselement als auf wenigstens eine Riemenabstützung (5) einwirkende Hülse (17) ausgebildet ist.
Antrieb nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Übertragungselement durch wenigstens ein Federelement (19) gegen die Riemenabstützung (5) gedrückt wird.
Antrieb nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Übertragungselement an einem an der Riemenabstützung (5) angebrachten Axiallager (18) anliegt.
Antrieb nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Riemenabstützungen (4, 5) mittels lösbarer Verbindungselemente, insbesondere mittels Stiften (15), axial verschieblich miteinander verbunden sind.
Antrieb nach einem der Ansprüche 4 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Stellmotor (8, 16) mittels einer Steuerungseinrichtung steuerbar ist, insbesondere in Abhängigkeit der Drehzahl eines Riemens (3).
Antrieb nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Hilfsaggregat als Wasserpumpe, Klimakompressor, Generator, Ölpumpe oder als Lenkhilfspumpe ausgebildet ist.
Riementrieb, insbesondere für eine Brennkraftmaschine, dadurch gekennzeichnet, dass er wenigstens einen Antrieb (1, 9) nach einem der Ansprüche 1 bis 12 aufweist.