DE10322230A1

DE10322230A1 - Vorrichtung für Zusatzaggregate einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE10322230A1
Application number: DE10322230A
Authority: DE
Inventors: Bernhard Dipl.-Ing. Wiesneth; Harald Hochmuth
Original assignee: INA Schaeffler KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2003-05-17
Filing date: 2003-05-17
Publication date: 2004-12-02
Also published as: WO2004101973A1; US7347309B2; US20060240926A1

Abstract

Bei einer Vorrichtung zur Dämpfung von Drehschwingungen in einem Zugmitteltrieb für Zusatzaggregate einer Brennkraftmaschine, mit einer Freilaufkupplung (27), die zwischen einer Riemenscheibe (25) und einer Nabe (26) angeordnet ist, befindet sich erfindungsgemäß zwischen der Riemenscheibe (25) und der Nabe (26), axial hinter der Freilaufkupplung (27), eine Verriegelungseinrichtung (33). Diese weist einen die Nabe (26) umgebenden und an dieser befestigten Innenring (34) mit radialem Spiel umgebenden, an der Riemenscheibe (25) befestigten Außenring (35) und mehrere Arretierkugeln (36) auf, welche gemeinsam mit Druckfedern (37) in Radialbohrungen (39) des Außenringes (35) angeordnet sind.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Dämpfung von Drehschwingungen in einem Zugmitteltrieb für Zusatzaggregate einer Brennkraftmaschine, mit einer Freilaufkupplung, die zwischen einer Riemenscheibe und einer Nabe angeordnet ist, welche mit einer Eingangswelle eines Zusatzaggregates drehfest verbunden ist.
Hintergrund der Erfindung
Bedingt durch die zunehmenden Bestrebungen der Automobilindustrie, den durchschnittlichen Treibstoffverbrauch zu reduzieren, wird bei einem Verbrennungsmotor beispielsweise ein riemengetriebener Starter-Generator verwendet. Diese neuartige Technologie kommt vorzugsweise in Kombination mit Benzin- oder Dieselmotoren mit Direkteinspritzung zum Einsatz. Aufgrund der ungünstigen Triebwerksdynamik, die derartige Motoren aufweisen, liegt der Wunsch nahe, einen Zumitteltrieb mit einer Generator-Freilauf-Riemenscheibe (OAP, Overrunning Alternator Pulley) einsetzen zu können. Dabei soll die bewährte Arbeitsweise eines Generator-Freilaufs genutzt werden. Ein solcher mit einer Riemenscheibe kombinierter Freilauf ist beispielsweise aus der Druckschrift DE 195 11 188 A1 bekannt.
Zusammenfassung der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Startfähigkeit des Verbrennungsmotors über den Generator zu ermöglichen. Zu diesem Zweck soll in der Generator-Freilauf-Riemenscheibe ein Startmechanismus integriert werden, welcher nach einem Startvorgang in Abhängigkeit von der Drehzahl die Startfunktion von der Riemenscheibe selbsttätig abkoppelt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zwischen der Riemenscheibe und der Nabe, axial hinter der Freilaufkupplung, eine Verriegelungseinrichtung angeordnet ist, die einen die Nabe umgebenden und an dieser befestigten Innenring, einen den Innenring mit radialem Spiel umgebenden, an der Riemenscheibe befestigten Außenring und mehrere Arretierkugeln aufweist, welche gemeinsam mit Druckfedern in Radialbohrungen des Außenringes angeordnet, von den Druckfedern zum Innenring hin gedrückt und an diesem innerhalb von in den Innenring eingearbeiteten Kugelkalotten radial abgestützt sind.
Auf diese Weise ergibt sich im Stillstand sowie bei niedriger Motordrehzahl eine Verriegelung zwischen der Riemenscheibe und der Nabe, die mit der Eingangswelle des Generators verbunden ist, so daß das Zusatzaggregat Generator als Starter benutzt werden kann. Bei höheren Drehzahlen verlassen die Arretierkugeln fliekraftbedingt die Kugelkalotten des Innenringes und geben diesen und die damit verbundene Nabe gegenüber der Riemenscheibe frei. In diesem Fall wirkt zwischen der Nabe und der Riemenscheibe nur die Freilaufkupplung und das Zusatzaggregat kann als Generator benutzt werden. Die Erfindung ermöglicht somit den Einsatz eines Starter-Generators im Riementrieb einer Brennkraftmaschine.
Um eine sichere Arbeitsweise der Verriegelungseinrichtung zu gewährleisten, können die Radialbohrungen und die mit diesen fluchtenden Kugelkalotten an dem Außenring bzw. an dem Innenring in Umfangsrichtung in gleichmäßigen Abständen hintereinander angeordnet sein, während der Innenring mit einer umlaufenden, zwischen den einzelnen Kugelkalotten angordneten Führungsrille mit Einlauframpen für die Arretierkugeln versehen sein kann.
Die Freilaufkupplung kann einen als Blechteil spanlos hergestellten Lagerinnen- oder Lageraußenring aufweisen, an welchem mit Klemmrollen zusammenwirkende Klemmrampen ausgebildet sind, wobei sich der Lagerinnen- oder Lageraußenring zumindest einseitig über den Bereich der Klemmrampen hinaus axial erstreckt und eine Laufbahn für ein Wälzlager bildet. Die Verwendung gleicher Bauelemente für die Freilaufkupplung und für die Wälzlagerung, also die Ausbildung eines gemeinsamen Lagerinnenringes oder Lageraußenringes, ermöglicht eine kostengünstige Ausgestaltung der Vorrichtung.
Die aus der Freilaufkupplung, den Wälzlagern und der Verriegelungseinrichtung mit dem Innenring, dem Außenring, den Arretierkugeln und den Druckfedern bestehende Baueinheit kann innerhalb der axialen Erstreckung der Riemenscheibe angeordnet sein. Auf diese Weise wird für die erfindungsgemäße Vorrichtung kein zusätzlicher, über die axiale Länge der Riemenscheibe hinausgehender Bauraum benötigt.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Vergleich mit einer Vorrichtung nach dem vorbekannten Stand der Technik im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
1 eine erfindungsgemäße Riemenscheibenbaueinheit, welche mit einer Verriegelungseinrichtung versehen ist, im Längsschnitt;
2 die Verriegelungseinrichtung in verriegelter Stellung gemäß Einkreisung IIa in einem Querschnitt gemäß Linie II-II der 1;
3 die Verriegelungseinrichtung in entriegelter Stellung gemäß Einkreisung IIIa in einem Querschnitt gemäß Linie III-III der 1;
4 eine Riemenscheiben-Baueinheit nach dem vorbekannten Stand der Technik.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnung
Eine in 4 dargestellte vorbekannte Vorrichtung zur Dämpfung von Drehschwingungen umgibt eine Eingangswelle 1, die beispielsweise Bestandteil einer Drehstromlichtmaschine oder eines Klimakompressors ist. Die Eingangswelle wird über eine Riemenscheibe 2 und einen nicht näher dargestellten Treibriemen von einer Abtriebsscheibe angetrieben, die mit der Kurbelwelle einer Brennkraftmaschiene verbunden ist. Die Riemenscheibe 2 weist in ihrem Inneren einen Armierungsring 3 auf. In einer Bohrung 4 dieses Ringes ist eine aus einer Freilaufkupplung 5 und zwei Zylinderrollenlagern 6 und 7 bestehende Baueinheit eingesetzt. Dabei sind für die Baueinheit ein gemeinsamer Lageraußenring 8 und ein gemeinsamer Lagerinnenring 9 vorgesehen. Der Lagerinnenring 9 weist mehrere am Umfang verteilt angeordnete, nicht näher dargestellte Klemmrampen auf, die mit einer entsprechenden Anzahl von Klemmrollen 10 zusammenwirken. Dabei sind die Klemmrollen in einem Käfig 11 geführt und mittels nicht näher dargestellter Federn gegenüber dem Klemmrampen vorgespannt. Der Lageraußenring 8 ist im wesentlichen hülsenförmig ausgebildet und hat über seine gesamte Länge einen gleichbleibenden Innendurchmesser, wobei er Laufbahnen für die Zylinderrollenlager 6 und 7 sowie die Klemmrollen 10 bildet.
Der Lagerinnenring 9 ist an seinem von dem Zusatzaggregat abgewandten Ende mit einem radial nach außen gerichteten Bord 12 versehen, der sich stirnseitig an einer Anlaufscheibe 13 abstützt, welche im Armierungsring 3 fixiert ist. An seinem anderen axialen Ende weist der Lagerinnenring 9 eine Schulter 14 auf, die beispielsweise zahnartig ausgebildet ist und in einzelne Längsnuten 15 eingreift, die wiederum Bestandteil einer Nabe 16 sind. An seinem einen Ende hat der Lageraußenring 8 einen ersten Bord 17, der von dem Bord 12 des Lagerinnenringes 9 hintergriffen wird. Ein zweiter Bord 18 des Lageraußenringes 8, der an dessen dem Zusatzaggregat zugewandtem Ende vorgesehen ist, hintergreift einen Käfig 19 des Zylinderrollenlagers 7. Diesem zweiten Bord 18 benachbart ist ein Radialdichtring 20 angeordnet, der in die Riemenscheibe 2 eingesetzt ist und eine schleifende Dichtung mit dem Lagerinnenring 9 bildet. Zum Zwecke der Befestigung der Nabe 16 auf der Eingangswelle 1 weist die Nabe 16 ein Innengewinde 21 auf, wobei im Inneren der Nabe 16 mit Abstand zu diesem Innengewinde 21 ein als Kerbverzahnung ausgebildetes Vielzahnprofil 22 für einen Angriff eines Montagewerkzeugs vorgesehen ist. Die Riemenscheibe 2 ist an ihrem von dem Zusatzaggregat abgewandten Ende mittels eines Deckels 23 verschlossen, welcher einen axial vorstehenden Rand 24 aufweist. Dieser ist am Umfang der Riemenscheibe 2 eingeschnappt.
Eine in den 1 bis 3 dargestellte erfindungsgemäße Vorrichtung ist im Wesentlichen ebenso aufgebaut, wie die in 4 dargestellte Vorrichtung. Sie unterscheidet sich von dieser jedoch dadurch, daß zwischen ihrer Riemenscheibe 25 und ihrer Nabe 26 zusätzlich zu der Baueinheit bestehend aus einer Freilaufkupplung 27 mit einem Lageraußenring 28, einem Lagerinnenring 29, Klemmrollen 30 und Wälzlagern 31 und 32 eine Verriegelungseinrichtung 33 angeordnet ist. Diese besteht aus einem Innenring 34, einem Außenring 35, Arretierkugeln 36 und Druckfedern 37.
Der Innenring 34 ist auf die Nabe 26 von einem stirnseitigen Ende aus aufgesteckt und mit dieser fest verbunden. Er enthält mehrere von seiner äußeren Oberfläche ausgehende Ausnehmungen in der Form von Kugelkalotten 38, die in Umfangsrichtung in gleichen Abständen hintereinander angeordnet sind. Der Außenring 35 umgibt den Innenring 34 konzentrisch mit einem radialen Spiel. Er ist in einer ringförmigen konzentrischen Ausnehmung der Riemenscheibe 25 von einer Stirseite aus eingesetzt und an der Riemenscheibe befestigt. Koaxial zu einer Kugelkalotte 38 des Innenringes 34 ist jeweils eine durchgehende Radialbohrung 39 in dem Außenring 35 angeordnet, in welche eine Arretierkugel 36 und eine Druckfeder 37 eingesetzt sind.
Die Radialbohrungen 39 des Außenringes 35 können an der äußeren Oberfläche des Außenringes 35 mit Stopfen 40 verschlossen werden, an welchen sich die Druckfedern 37 jeweils mit einem Ende abstützen. Die jeweils anderen Enden der Druckfedern 37 liegen an den eingesetzten Arretierkugeln 36 an und drücken diese in die Kugelkalotten 38 des Innenringes 34. Im Ruhezustand der Vorrichtung befinden sich die Arretierkugeln 36 jeweils etwa zur Hälfte in den Kugelkalotten 38 des Inennringes 34 und etwa zur Hälfte in den Radialbohrungen 39 des Außenringes 35. Sie überbrücken das radiale Spiel zwischen dem Innenring 34 und dem Außenring 35 und arretieren in dieser Stellung die Ringe zueinander. Im Betriebszustand werden die Arretierkugeln 36 infolge der Fliehkraft gegen die Wirkung der Druckfedern 37 je nach der Drehzahl der Vorrichtung mehr oder weniger in die Radialbohrungen 39 gedrückt, so daß dadurch eine Entriegelung der Ringe 34 und 35 voneinander erfolgt.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung arbeitet wie folgt: Während des Starts des Verbrennungsmotors wird ein Drehmoment von der Starter-Generator-Welle über die Nabe 26 in den mit den Kugelkalotten 38 versehenen Innenring eingeleitet. Dieses Startmoment wird mittels der Kugelkalotten 38 und der Arretierkugeln 36 auf den formschlüssig in der Riemenscheibe 25 sitzenden, als Kugelträger wirkenden Außenring 35 übertragen. Der Verbrennungsmotor wird über einen die Riemenscheibe 25 umgebenden Treibriemen gestartet. Nach Erreichen einer Grenzdrehzahl bewegen sich die Arretierkugeln 36 aufgrund der Fliehkraft gegen die Wirkung der Druckfedern 37 vollständig in die Radialbohrungen 39 des Außenringes 35 hinein und gelangen dabei am Innenring 34 außer Eingriff. Die Freilauf-Riemenscheibe 25 ist dann von der Generatormasse abgekuppelt und kann ihre normale Funktion erfüllen. Nach dem Abschalten des Verbrennungsmotors und dem damit verbundenen Unterschreiten der Grenzdrehzahl bewegen sich die Arretierkugeln 36 unter der Wirkung der vorgespannten Druckfedern 37 zurück in die Verriegelungsstellung oder Motorstartposition. Diese wird selbsttätig gefunden. Um das definiert zu erreichen, weist der Innenring 34 eine radial umlaufende Führungsrille 41 mit Einlauframpen auf, die zwischen den einzelnen Kugelkalotten 38 des Innenringes 34 angeordnet sind.

1: Eingangswelle
2: Riemenscheibe
3: Armierungsring
4: Bohrung
5: Freilaufkupplung
6: Zylinderrollenlager
7: Zylinderrollenlager
8: Lageraußenring
9: Lagerinnenring
10: Klemmrolle
11: Käfig
12: Bord
13: Anlaufscheibe
14: Schulter
15: Längsnut
16: Nabe
17: erster Bord
18: zweiter Bord
19: Käfig
20: Radialdichtring
21: Innengewinde
22: Vielzahnprofil
23: Deckel
24: Rand
25: Riemenscheibe
26: Nabe
27: Freilaufkupplung
28: Lageraußenring
29: Lagerinnenring
30: Klemmrolle
31: Wälzlager
32: Wälzlager
33: Verriegelungseinrichtung
34: Innenring
35: Außenring
36: Arretierkugel
37: Druckfeder
38: Kugelkalotte
39: Radialbohrung
40: Stopfen
41: Führungsrille

Claims

Vorrichtung zur Dämpfung von Drehschwingungen in einem Zugmitteltrieb für Zusatzaggregate einer Brennkraftmaschine, mit einer Freilaufkupplung (27), die zwischen einer Riemenscheibe (25) und einer Nabe (26) angeordnet ist, welche mit einer Eingangswelle eines Zusatzaggregates drehfest verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Riemenscheibe (25) und der Nabe (26), axial hinter der Freilaufkupplung (27), eine Verriegelungseinrichtung (33) angeordnet ist, die einen die Nabe (26) umgebenden und an dieser befestigten Innenring (34), einen den Innenring (34) mit radialem Spiel umgebenden, an der Riemenscheibe (25) befestigten Außenring (35) und mehrere Arretierkugeln (36) aufweist, welche gemeinsam mit Druckfedern (37) in Radialbohrungen (39) des Außenringes (35) angeordnet, von den Druckfedern (37) zum Innenring (34) hin gedrückt und an diesem innerhalb von in den Innenring (34) eingearbeiteten Kugelkalotten (38) radial abgestützt sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Radialbohrungen (39) und die mit diesen fluchtenden Kugelkalotten (38) an dem Außenring (35) bzw. an dem Innenring (34) in Umfangsrichtung in gleichmäßigen Abständen hintereinander angeordnet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenring (34) mit einer umlaufenden, zwischen den einzelnen Kugelkalotten (38) an geordneten Führungsrille (41) mit Einlauframpen für die Arretierkugeln (36) versehen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Freilaufkupplung (27) einen als Blechteil spanlos hergestellten Lageraußen- oder Lagerinnenring (28, 29) aufweist, an welchem mit Klemmrollen (30) zusammenwirkende Klemmrampen ausgebildet sind, wobei sich der Lageraußen- oder Lagerinnenring (28, 29) zumindest einseitig über den Bereich der Klemmrollen (30) hinaus axial erstreckt und eine Laufbahn für ein Wälzlager (31, 32) bildet.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die aus der Freilaufkupplung (27), den Wälzlagern (31, 32) und der Verriegelungseinrichtung (33) mit dem Innenring (34), dem Außenring (35), den Arretierkugeln (36) und den Druckfedern (37) bestehende Baueinheit innerhalb der axialen Erstreckung der Riemenscheibe (25) angeordnet ist.