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WO2012016561A1 - Kurbelwellenriemenscheibe - Google Patents

Kurbelwellenriemenscheibe Download PDF

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Publication number
WO2012016561A1
WO2012016561A1 PCT/DE2011/001474 DE2011001474W WO2012016561A1 WO 2012016561 A1 WO2012016561 A1 WO 2012016561A1 DE 2011001474 W DE2011001474 W DE 2011001474W WO 2012016561 A1 WO2012016561 A1 WO 2012016561A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
crankshaft
crankshaft pulley
coupling device
rotatably connected
planetary gear
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/DE2011/001474
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Peter Greb
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Schaeffler Technologies AG and Co KG
Original Assignee
Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Schaeffler Technologies AG and Co KG filed Critical Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority to DE112011104278T priority Critical patent/DE112011104278A5/de
Publication of WO2012016561A1 publication Critical patent/WO2012016561A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H55/00—Elements with teeth or friction surfaces for conveying motion; Worms, pulleys or sheaves for gearing mechanisms
    • F16H55/32—Friction members
    • F16H55/36—Pulleys
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H3/00—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion
    • F16H3/44—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion using gears having orbital motion

Definitions

  • the invention relates to a crankshaft pulley for transmitting a torque between a crankshaft and a belt drive, with a coupling device.
  • European Patent EP 0 782 674 B1 discloses a crankshaft decoupler with a directionally switched clutch.
  • European Patent EP 0 980 479 B1 discloses a belt drive system with a generator clutch freewheel clutch.
  • the object of the invention is to further optimize a crankshaft pulley according to the preamble of claim 1, in particular with regard to different operating functions and / or the required installation space.
  • the object is achieved in a crankshaft pulley for transmitting torque between a crankshaft and a belt drive, with a coupling device, characterized in that the coupling device is designed as a form-locking coupling and combined in the crankshaft pulley with a PSanetengetriebe that three different switching states can be displayed. Due to the form-locking coupling, two coupling partners are then connected to one another in a torque-proof manner when they have approximately the same rotational speeds, that is to say are synchronized.
  • a preferred embodiment of the crankshaft pulley is characterized in that the clutch device has a neutral position in which the crankshaft can rotate freely in both directions of rotation relative to a belt track. If an internal combustion engine, which is also referred to as an internal combustion engine is, then a connected to the belt drive air compressor can be operated by a starter generator for stationary air conditioning. In the neutral position, it is also possible to accelerate the engine quickly, without the belt drive must be accelerated with. This fuel can be saved and / or a higher driving dynamics can be achieved.
  • crankshaft pulley Another preferred exemplary embodiment of the crankshaft pulley is characterized in that the clutch device has a transmission position in which the belt track rotates faster than the crankshaft in both directions of rotation.
  • the ratio is three to one and is represented by the planetary gear.
  • the starter generator may drive the crankshaft via the planetary gear to start the engine.
  • the planetary gear increases the torque and thus enables a cold start.
  • the still relatively slowly rotating crankshaft drives the starter generator translated, so that relatively low power can be generated despite low crankshaft speed.
  • crankshaft pulley has a direct position in which the belt track is rotatably connected in both directions of rotation with the crankshaft.
  • the gear ratio is one to one.
  • the starter generator can be operated as a generator.
  • crankshaft pulley is characterized in that a central body of the coupling device is rotatably connected to the belt track. Via the coupling device, the belt track can be coupled either directly to the crankshaft or to the sun gear of the planetary gear.
  • crankshaft pulley is characterized in that a central body of the clutch device is rotatably connected to the crankshaft.
  • the crankshaft can be coupled either directly to the belt track or with the planet carrier of the planetary gear.
  • crankshaft pulley is characterized in that the coupling device is designed as a dog clutch with shift locks.
  • the jaw clutch with the shift locks is preferably the same or similar to running in motor vehicle transmissions.
  • the shift locks prevent closing of the clutch device at different speeds of the clutch partners.
  • crankshaft pulley is characterized in that a ring gear of the planetary gear is rotatably connected to a stationary housing part.
  • the stationary housing it is, for example, a motor housing part, in particular a crankcase part, which is fixed relative to the crankshaft pulley.
  • the coupling device is rotatably connected to a sun gear of the planetary gear. The sun gear meshes with planet wheels, which in turn mesh with the ring gear of the planetary gear.
  • crankshaft pulley is characterized in that the coupling device is rotatably connected to the crankshaft. This can be a direct connection with the gear ratio one to one. About the intermediate planetary gear but other translations, for example, three to one, can be realized.
  • the crankshaft pulley is preferably mounted on a crankshaft central bolt, by means of which the crankshaft pulley is attached to the crankshaft.
  • a belt-driven starter generator such as start / stop
  • stationary air conditioning and generator operation can be realized in a simple manner.
  • the inertia of the planetary gear can be used to illustrate the function of a Kurbelwellentilgers.
  • a separate absorber mass can be integrated into the crankshaft pulley.
  • the additional absorber mass can be attached to the planet carrier or to the crankshaft.
  • an optional torque-transmitting damping element can be integrated into the crankshaft pulley in both directions of rotation.
  • the invention further relates to a drive train of a motor vehicle, as disclosed, for example, in German Offenlegungsschrift DE 10 2007 021 233 A1.
  • the power transmission unit described therein is replaced by the crankshaft pulley according to the invention.
  • FIG. 1 is a greatly simplified schematic representation of a crankshaft pulley according to a first embodiment in a neutral position
  • FIG. 2 shows the crankshaft pulley from FIG. 1 in a direct position
  • FIG 3 shows the crankshaft pulley of Figure 1 in a translation position.
  • FIG. 5 is a detailed view of the crankshaft pulley of Figures 1 to
  • FIG 6 shows the crankshaft pulley of Figure 5 in another longitudinal sectional plane.
  • crankshaft pulley 1 In FIGS. 1 to 6, a crankshaft pulley 1; 51 shown in different views and switch positions.
  • the crankshaft pulley 1 comprises a pulley track 2, which is also referred to as a pulley or belt track for a short time, and serves to couple a belt of a belt drive to further units which are arranged in the belt drive.
  • the other units are, for example, an electric motor or a generator, in particular a starter generator, or an auxiliary unit, such as an air conditioning compressor of an air conditioner.
  • crankshaft pulley 1; 51 is in the drive train of a motor vehicle, as it is disclosed for example in the German patent application DE 10 2007 021 233 A1, attached to a crankshaft 4, which is rotatable about a rotation axis 5.
  • the motor vehicle can be operated with the aid of the crankshaft pulley 1 according to the invention in a so-called start / stop mode.
  • a planetary gear 10 is integrated with a ring gear 11.
  • the sun gear 14 is integrated together with the ring gear 11, the planet wheels 12 and the planet carrier 13 in the crankshaft pulley 1, 51.
  • the ring gear 11 of the planetary gear 10 is rotatably connected to a fixed housing part 20.
  • the stationary housing part 20 is, for example, a motor housing part, in particular a crankshaft housing part.
  • an absorber mass 22 for example with the interposition of a rubber track, is located radially on the outside of the planet carrier
  • a torsional vibration damping device 24 is connected between two flange parts 25 and 26 of the belt track 2.
  • the torsional vibration damping device 24 serves to dampen belt drive vibrations and is effective in both directions of rotation of the belt track 2.
  • the coupling device 30; 60 is a form-locking coupling with jaw members 34, 35; 64, 65 executed, the form-fitting for torque transmission with coupling bodies 36, 37; 66, 67 are connectable.
  • the coupling device 30; 60 is connected via a shift sleeve 38; 68 by means of an actuator 39; 69 switched as indicated by a double arrow 40; 70 is indicated.
  • the central body 32 of the coupling device 30 is connected in a rotationally fixed manner to the belt track 2 with the interposition of the torsional vibration damping device 24.
  • the jaw members 34, 35 are reciprocated via the shift sleeve 38 with the aid of the actuator 39 in the axial direction, that is to say parallel to the rotational axis 5, in order to represent different shift positions of the clutch device 30.
  • the coupling device 30 is in its neutral position, in which no torque is transmitted.
  • an arrow 41 indicates that the actuator 39 has been switched, for example via an electric motor and a ramp device, in such a way that the claw body 34 is positively connected to the coupling body 36, which is connected to the crankshaft 4 in a torque-proof manner.
  • the switching state shown in Figure 2 is also referred to as a direct state, because the belt track 2 via the central body 32 and the form-fitting with the coupling body 36 connected to the jaw body 34 directly, that is connected at a transmission ratio of one to one, with the crankshaft 4.
  • the central body 62 of the clutch device 60 is connected in a rotationally fixed manner to the crankshaft 4.
  • the coupling body 67 is rotatably connected to the sun gear 4.
  • the coupling body 66 is rotatably connected to the planet carrier 13. In the illustrated state, the coupling device 60 is in its neutral position.
  • the double arrow 70 is indicated that the shift sleeve 68 can be switched over the actuator 69 either to the left or to the right.
  • the crankshaft 4 When switching to the left, the crankshaft 4 is rotatably connected via the sun gear 14 with the belt track 2. In this case, the planet carrier 13 rotates via the planetary gears 12, without a torque being transmitted via the planet carrier 13.
  • the coupling device 30 comprises shift locks 76, 77, which prevent positive engagement of the clutch partners when the clutch partners rotate at different speeds.
  • a starter generator can be used, which has a higher dynamics than the internal combustion engine. Such a starter generator may hold the belt drive in synchronism with the crankshaft 4 to enable shifting of the dog clutch at a low differential speed.
  • the actuator 39 comprises radially outwardly a guide nose 79, which engages in a spiral groove, which is formed radially inwardly on an adjusting wheel 80.
  • the adjusting wheel 80 is, for example via interlocking gears, coupled to Verstell districten with a drive gear 81 of an electric motor 84.
  • the shift sleeve 68 can be adjusted in a simple manner from the neutral position shown in the direct position or the transfer position.
  • the starter generator can start the engine via the planetary gear with a translation of three to one. In this case, the torque provided by the starter generator is increased via the planetary gear 10.
  • the still slowly rotating crankshaft drives the starter generator translated, so that despite low crankshaft speed much power can be generated. If the crankshaft 4 is accelerated beyond a certain limit speed, the starter generator is energized, thereby relieving the coupling device 30. As a result, first low-force position can be switched to the neutral position.
  • the belt track 2 is brought by the starter generator to synchronous speed with the crankshaft 4 and inserted via the clutch device of the direct gear. Then the starter generator can again be operated as a generator with a gear ratio of one to one. If the speed of the crankshaft 4 drops below a certain level, it can be switched back into the transmission position if necessary, for example at a low battery level.
  • crankshaft pulley 1 is rotatably mounted on a central screw 90, with which the crankshaft pulley 1 is attached to the crankshaft 4, not shown in Figures 5 and 6.
  • a belt track 92 is rotatable by means of rolling bearings 94, 95 on the Central screw 90 stored.
  • the belt track 92 is fixedly connected to a radial flange 96 extending radially inwardly from the belt track 2.
  • the planetary gear 10 is partially disposed within a transmission housing 98, which is preferably designed as a sheet metal part.
  • the transmission housing 98 is fixed radially on the outside of the stationary housing part 20.
  • a radial seal 75 is disposed between the fixed gear housing 98 and the relatively rotatable belt track 92.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Pulleys (AREA)
  • Transmission Devices (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kurbelwellenriemenscheibe zum Übertragen eines Drehmoments zwischen einer Kurbelwelle und einem Riementrieb, mit einer Kupplungseinrichtung. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass die Kupplungseinrichtung als Formschlusskupplung ausgeführt und in der Kurbelwellenriemenscheibe so mit einem Planetengetriebe kombiniert ist, dass drei verschiedene Schaltzustände darstellbar sind.

Description

Kurbelwellenriemenscheibe
Die Erfindung betrifft eine Kurbelwellenriemenscheibe zum Übertragen eines Drehmoments zwischen einer Kurbelwelle und einem Riementrieb, mit einer Kupplungseinrichtung.
Aus der europäischen Patentschrift EP 0 782 674 B1 ist ein Kurbelwellenentkuppler mit einer richtungsgeschalteten Kupplung bekannt. Aus der europäischen Patentschrift EP 0 980 479 B1 ist ein Riemenantriebssystem mit einer Generatorverbindungsfreilaufkupplung bekannt.
Aufgabe der Erfindung ist, eine Kurbelwellenriemenscheibe gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 , insbesondere im Hinblick auf unterschiedliche Betriebsfunktionen und/oder den benötigten Bauraum, weiter zu optimieren.
Die Aufgabe ist bei einer Kurbelwellenriemenscheibe zum Übertragen eines Drehmoments zwischen einer Kurbelwelle und einem Riementrieb, mit einer Kupplungseinrichtung, dadurch gelöst, dass die Kupplungseinrichtung als Formschlusskupplung ausgeführt und in der Kurbelwellenriemenscheibe so mit einem PSanetengetriebe kombiniert ist, dass drei verschiedene Schaltzustände darstellbar sind. Durch die Formschlusskupplung werden zwei Kupplungspartner erst dann drehfest miteinander verbunden, wenn sie etwa gleiche Drehzahlen aufweisen, das heißt synchronisiert sind.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Kurbelwellenriemenscheibe ist dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungseinrichtung eine Neutralstellung aufweist, in der sich die Kurbelwelle in beiden Drehrichtungen relativ zu einer Riemenspur frei verdrehen kann. Wenn eine Brennkraftmaschine, die auch als Verbrennungsmotor bezeichnet wird, steht, dann kann ein an den Riementrieb angeschlossener Klimakompressor durch einen Startergenerator zur Standklimatisierung betrieben werden. In der Neutralstellung ist es auch möglich, die Brennkraftmaschine schnell zu beschleunigen, ohne dass der Riementrieb mit beschleunigt werden muss. Dadurch kann Kraftstoff eingespart und/oder eine höhere Fahrdynamik erreicht werden.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Kurbelwellenriemenscheibe ist dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungseinrichtung eine Übersetzungsstellung aufweist, in der sich die Riemenspur in beiden Drehrichtungen schneller als die Kurbelwelle dreht. Das Überset-
BESTÄTIGUNGSKOPIE zungsverhältnis beträgt zum Beispiel drei zu eins und wird mit dem Planetengetriebe dargestellt. In der Übersetzungsstellung kann der Startergenerator die Kurbelwelle über das Planetengetriebe antreiben, um die Brennkraftmaschine zu starten. Durch das Planetengetriebe wird das Drehmoment erhöht und somit auch ein Kaltstart ermöglicht. Nach dem Starten der Brennkraftmaschine treibt die noch relativ langsam drehende Kurbelwelle den Startergenerator übersetzt an, so dass trotz geringer Kurbelwellendrehzahl relativ viel Strom erzeugt werden kann.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Kurbelwellenriemenscheibe ist dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungseinrichtung eine Direktstellung aufweist, in der die Riemenspur in beiden Drehrichtungen drehfest mit der Kurbelwelle verbunden ist. In der Direktstellung ist das Übersetzungsverhältnis eins zu eins. In der Direktstellung kann der Startergenerator generatorisch betrieben werden.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Kurbelwellenriemenscheibe ist dadurch gekennzeichnet, dass ein Zentralkörper der Kupplungseinrichtung drehfest mit der Riemenspur verbunden ist. Über die Kupplungseinrichtung kann die Riemenspur entweder direkt mit der Kurbelwelle oder mit dem Sonnenrad des Planetengetriebes gekoppelt werden.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Kurbelwellenriemenscheibe ist dadurch gekennzeichnet, dass ein Zentralkörper der Kupplungseinrichtung drehfest mit der Kurbelwelle verbunden ist. Über die Kupplungseinrichtung kann die Kurbelwelle entweder direkt mit der Riemenspur oder mit dem Planetenträger des Planetengetriebes gekoppelt werden.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Kurbelwellenriemenscheibe ist dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungseinrichtung als Klauenkupplung mit Schaltsperren ausgeführt ist. Die Klauenkupplung mit den Schaltsperren ist vorzugsweise genauso oder ähnlich wie in Kraftfahrzeugschaltgetrieben ausgeführt. Die Schaltsperren verhindern ein Schließen der Kupplungseinrichtung bei unterschiedlichen Drehzahlen der Kupplungspartner.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Kurbelwellenriemenscheibe ist dadurch gekennzeichnet, dass ein Hohlrad des Planetengetriebes drehfest mit einem feststehenden Gehäuseteil verbunden ist. Bei dem feststehenden Gehäusetei! handelt es sich zum Beispiel um ein Motorgehäuseteil, insbesondere um ein Kurbelgehäuseteil, das relativ zu der Kurbelwel- lenriemenscheibe feststeht. Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Kurbelwellenriemenscheibe ist dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungseinrichtung drehfest mit einem Sonnenrad des Planetengetriebes verbindbar ist. Das Sonnenrad kämmt mit Planetenrädern, die wiederum mit dem Hohlrad des Planetengetriebes kämmen.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Kurbelwellenriemenscheibe ist dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungseinrichtung drehfest mit der Kurbelwelle verbindbar ist. Dabei kann es sich um eine direkte Verbindung mit dem Übersetzungsverhältnis eins zu eins handeln. Über das zwischengeschaltete Planetengetriebe können aber auch andere Übersetzungen, zum Beispiel drei zu eins, realisiert werden.
Die Kurbelwellenriemenscheibe ist vorzugsweise auf einer Kurbelwellenzentralschraube gelagert, mit deren Hilfe die Kurbelwellenriemenscheibe an der Kurbelwelle befestigt ist. Durch die Kombination des Planetengetriebes mit der Kupplungseinrichtung können auf einfache Art und Weise unterschiedliche Betriebsarten eines riemengetriebenen Startergenerators, wie Start-/Stopp-, Standklima- und Generatorbetrieb, realisiert werden. Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung kann die Massenträgheit des Planetengetriebes zur Darstellung der Funktion eines Kurbelwellentilgers genutzt werden. Zusätzlich kann eine separate Tilgermasse in die Kurbelwellenriemenscheibe integriert werden. Die zusätzliche Tilgermasse kann an dem Planetenträger oder an der Kurbelwelle angebracht werden. Zur Dämpfung von Riementriebsschwingungen kann optional ein in beide Drehrichtungen drehmomentübertragendes Dämpfungselement in die Kurbelwelleriemenscheibe integriert werden.
Die Erfindung betrifft des Weiteren einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, wie er zum Beispiel in der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2007 021 233 A1 offenbart ist. Die darin beschriebene Kraftübertragungseinheit wird durch die erfindungsgemäße Kurbelwellenriemenscheibe ersetzt.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung verschiedene Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind. Es zeigen:
Figur 1 eine stark vereinfachte schematische Darstellung einer Kurbelwellenriemenscheibe gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel in einer Neutralstellung; Figur 2 die Kurbelwellenriemenscheibe aus Figur 1 in einer Direktstellung;
Figur 3 die Kurbelwellenriemenscheibe aus Figur 1 in einer Übersetzungsstellung;
Figur 4 eine ähnliche Kurbelwellenriemenscheibe wie in Figur 1 gemäß einem zweiten
Ausführungsbeispiel;
Figur 5 eine detaillierte Darstellung der Kurbelwellenriemenscheibe aus den Figuren 1 bis
3 im Längsschnitt und
Figur 6 die Kurbelwellenriemenscheibe aus Figur 5 in einer anderen Längsschnittebene.
In den Figuren 1 bis 6 ist eine Kurbelwellenriemenscheibe 1 ; 51 in verschiedenen Ansichten und Schaltstellungen dargestellt. Die Kurbelwellenriemenscheibe 1 umfasst eine Riemenscheibenspur 2, die verkürzt auch als Riemenscheibe oder Riemenspur bezeichnet wird, und dazu dient, einen Riemen eines Riementriebs mit weiteren Aggregaten zu koppeln, die in dem Riementrieb angeordnet sind. Bei den weiteren Aggregaten handelt es sich zum Beispiel um einen Elektromotor beziehungsweise einen Generator, insbesondere einen Startergenerator, oder um ein Nebenaggregat, wie einen Klimakompressor einer Klimaanlage.
Die Kurbelwellenriemenscheibe 1 ; 51 ist im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, wie er zürn Beispiel in der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2007 021 233 A1 offenbart ist, an einer Kurbelwelle 4 angebracht, die um eine Drehachse 5 drehbar ist. Das Kraftfahrzeug kann mit Hilfe der erfindungsgemäiien Kurbelwellenriemenscheibe 1 in einem so genannten Start- /Stopp-Betrieb betrieben werden.
In die Kurbelwellenriemenscheibe 1 ; 51 ist ein Planetengetriebe 10 mit einem Hohlrad 11 integriert. Planetenräder 12, die an einem Planetenträger 13 drehbar gelagert sind, kämmen mit dem Hohlrad 11 und mit einem Sonnenrad 14. Das Sonnenrad 14 ist zusammen mit dem Hohlrad 11 , den Planetenrädern 12 und dem Planetenträger 13 in die Kurbelwellenriemenscheibe 1 , 51 integriert. Das Hohlrad 11 des Planetengetriebes 10 ist drehfest mit einem feststehenden Gehäuseteil 20 verbunden. Bei dem feststehenden Gehäuseteil 20 handelt es sich zum Beispiel um ein Motorgehäuseteil, insbesondere ein Kurbelwellengehäuseteil. Bei dem in den Figuren 1 bis 3 dargestellten Ausführungsbeispiel ist eine Tilgermasse 22, zum Beispiel unter Zwischenschaltung einer Gummispur, radial außen an dem Planetenträger
13 angebracht. Darüber hinaus ist eine Drehschwingungsdämpfungseinrichtung 24 zwischen zwei Flanschteile 25 und 26 der Riemenspur 2 geschaltet. Die Drehschwingungsdämpfungs- einrichtung 24 dient zur Dämpfung von Riementriebsschwingungen und ist in beiden Drehrichtungen der Riemenspur 2 wirksam.
Gemäß einem wesentlichen Aspekt der Erfindung ist eine Kupplungseinrichtung 30; 60 mit einem Zentralkörper 32; 62 in die Kurbelwellenriemenscheibe 1 ; 51 integriert. Die Kupplungseinrichtung 30; 60 ist als Formschlusskupplung mit Klauenkörpern 34, 35; 64, 65 ausgeführt, die zur Drehmomentübertragung formschlüssig mit Kopplungskörpern 36, 37; 66, 67 verbindbar sind. Die Kupplungseinrichtung 30; 60 wird über eine Schaltmuffe 38; 68 mit Hilfe eines Aktors 39; 69 umgeschaltet, wie durch einen Doppelpfeil 40; 70 angedeutet ist.
Bei dem in den Figuren 1 bis 3 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Zentralkörper 32 der Kupplungseinrichtung 30 unter Zwischenschaltung der Drehschwingungsdämpfungseinrich- tung 24 drehfest mit der Riemenspur 2 verbunden. Die Klauenkörper 34, 35 sind über die Schaltmuffe 38 mit Hilfe des Aktors 39 in axialer Richtung, das heißt parallel zur Drehachse 5, hin und her bewegbar, um verschiedene Schaltstellungen der Kupplungseinrichtung 30 darzustellen. In Figur 1 befindet sich die Kupplungseinrichtung 30 in ihrer Neutralstellung, in der kein Drehmoment übertragen wird.
In Figur 2 ist durch einen Pfeil 41 angedeutet, das der Aktor 39, zum Beispiel über einen E- lektromotor und eine Rampeneinrichtung so umgeschaltet wurde, dass der Klauenkörper 34 formschlüssig mit dem Kopplungskörper 36 verbunden wird, der drehfest mit der Kurbelwelle 4 verbunden ist. Der in Figur 2 dargestellte Schaltzustand wird auch als Direktzustand bezeichnet, weil die Riemenspur 2 über den Zentralkörper 32 und den formschlüssig mit dem Kopplungskörper 36 verbundenen Klauenkörper 34 direkt, das heißt bei einem Übersetzungsverhältnis von eins zu eins, mit der Kurbelwelle 4 verbunden ist.
In Figur 3 ist durch einen weiteren Pfeil 42 angedeutet, dass der Aktor 39 in eine dritte Schaltstellung umgeschaltet wurde. Über die Schaltmuffe 38 wurde der Klauenkörper 35 formschlüssig mit dem Ko plungskörper 37 verbunden, der wiederum drehfest mit dem Sonnenrad
14 verbunden ist. In dieser Schaltstellung, die auch als Übersetzungsstellung bezeichnet wird, ist die Riemenspur 2 über den Zentralkörper 32 und den formschlüssig mit dem Klauenkörper 35 verbundenen Kopplungskörper 37 drehfest mit dem Sonnenrad 14 verbunden. Ein in die Riemenspur 2 eingeleitetes Drehmoment wird durch das Planetengetriebe 10 in einem Übersetzungsverhältnis von drei zu eins übersetzt über den Planetenträger 13 auf die Kurbelwelle 4 übertragen.
Bei der in Figur 4 dargestellten Kurbelwellenriemenscheibe 51 ist der Zentralkörper 62 der Kupplungseinrichtung 60 drehfest mit der Kurbelwelle 4 verbunden. Der Kopplungskörper 67 ist drehfest mit dem Sonnenrad 4 verbunden. Der Kopplungskörper 66 ist drehfest mit dem Planetenträger 13 verbunden. Im dargestellten Zustand befindet sich die Kupplungseinrichtung 60 in ihrer Neutralstellung. Durch den Doppelpfeil 70 ist angedeutet, dass die Schaltmuffe 68 über den Aktor 69 entweder nach links oder nach rechts umgeschaltet werden kann.
Bei einem Umschalten nach links wird die Kurbelwelle 4 über das Sonnenrad 14 mit der Riemenspur 2 drehfest verbunden. Dabei dreht der Planetenträger 13 über die Planetenräder 12 mit, ohne dass ein Drehmoment über den Planetenträger 13 übertragen wird.
Bei einer Umschaltung nach rechts wird der Klauenkörper 64 drehfest mit dem Kopplungskörper 66 verbunden, der wiederum drehfest mit dem Planetenträger 13 verbunden ist. In dieser Schaltstellung, die auch als Übertragungsstellung bezeichnet wird, ist die Riemenspur 2 über das Sonnenrad 14, die Planetenräder 12 und den Planetenträger 13, also über das Planetengetriebe 10, mit der Kurbelwelle 4 verbunden.
In den Figuren 5 und 6 ist das Ausführungsbeispiel aus den Figuren 1 bis 3 detailliert in zwei verschiedenen Längsschnitten dargestellt. In der detaillierten Darstellung sieht man, dass die Kupplungseinrichtung 30 Schaltsperren 76, 77 umfasst, die einen Formschluss der Kupplungspartner verhindern, wenn die Kupplungspartner sich mit unterschiedlichen Drehzahlen drehen.
Um einen störungsfreien Betrieb der Kupplungseinrichtung 30 zu ermöglichen, kann ein Startergenerator verwendet werden, der eine höhere Dynamik als der Verbrennungsmotor aufweist. Ein derartiger Startergenerator kann den Riementrieb synchron zu der Kurbelwelle 4 halten, um ein Schalten der Klauenkupplung bei einer geringen Differenzdrehzahl zu ermöglichen. Die Betätigung der Kupplungseinrichtung 30 erfolgt über ein Kopplungsblech 78, über das die Schaltmuffe 38 mit dem Aktor 39 gekoppelt ist. Der Aktor 39 umfasst radial außen eine Führungsnase 79, die in eine Spiralnut eingreift, die radial innen an einem Verstellrad 80 ausgebildet ist. Das Verstellrad 80 ist, zum Beispiel über ineinander greifende Verzahnungen, zu Verstellzwecken mit einem Antriebszahnrad 81 eines Elektromotors 84 gekoppelt. Über den Elektromotor 84 kann die Schaltmuffe 68 auf einfache Art und Weise aus der dargestellten Neutralstellung in die Direktstellung oder die Übertragungsstellung verstellt werden.
In der Neutralstellung der Kupplungseinrichtung 30 beziehungsweise des Planetengetriebes 10 kann durch den Startergenerator ein an den Riementrieb angeschlossener Klimakompressor zur Standklimatisierung betrieben werden. In der Neutralstellung ist es auch möglich, den Verbrennungsmotor schnell zu beschleunigen, ohne dass der Riementrieb mit beschleunigt werden muss.
Wird das Planetengetriebe 10 über die Kupplungseinrichtung 30 in die Übersetzungsstellung geschaltet, dann kann der Startergenerator den Verbrennungsmotor über das Planetengetriebe mit einer Übersetzung von drei zu eins starten. Dabei wird das von dem Startergenerator bereitgestellte Drehmoment über das Planetengetriebe 10 erhöht.
Nach dem Startvorgang treibt die noch langsam drehende Kurbelwelle den Startergenerator übersetzt an, so dass trotz geringer Kurbelwellendrehzahl viel Strom erzeugt werden kann. Wird die Kurbelwelle 4 über eine bestimmte Grenzdrehzahl beschleunigt, so wird der Starter- generator bestromt und dadurch die Kupplungseinrichtung 30 entlastet. Dadurch kann zunächst kraftarm in die Neutral Stellung geschaltet werden.
Danach wird die Riemenspur 2 durch den Startergenerator auf Synchrondrehzahl mit der Kurbelwelle 4 gebracht und über die Kupplungseinrichtung der Direktgang eingelegt. Daraufhin kann der Startergenerator wieder generatorisch mit einem Übersetzungsverhältnis von eins zu eins betrieben werden. Sinkt die Drehzahl der Kurbelwelle 4 unter ein bestimmtes Niveau, kann bei Bedarf, zum Beispiel bei niedrigem Batterieladestand, wieder in die Übersetzungsstellung geschaltet werden.
Die Kurbelwellenriemenscheibe 1 ist auf einer Zentralschraube 90 drehbar gelagert, mit der die Kurbelwellenriemenscheibe 1 an der in den Figuren 5 und 6 nicht dargestellten Kurbelwelle 4 befestigt ist. Ein Riemenspurträger 92 ist mit Hilfe von Wälzlagern 94, 95 drehbar auf der Zentralschraube 90 gelagert. Der Riemenspurträger 92 ist fest mit einem Radialflansch 96 verbunden, der sich von der Riemenspur 2 radial nach innen erstreckt.
Das Planetengetriebe 10 ist teilweise innerhalb eines Getriebegehäuses 98 angeordnet, das vorzugsweise als Blechteil ausgeführt ist. Das Getriebegehäuse 98 ist radial außen an dem feststehenden Gehäuseteil 20 befestigt. Ein Radiaiweilendichtring 100 ist zwischen dem feststehenden Getriebegehäuse 98 und dem relativ dazu drehbaren Riemenspurträger 92 angeordnet.
Bezugszeichenliste
Kurbelwellenriemenscheibe
Riemenspur
Kurbelwelle
Drehachse
Planetengetriebe
Hohlrad
Planetenräder
Planetenträger
Sonne nrad
feststehendes Gehäuseteil
Tilgermasse
Drehschwingungsdämpfungseinrichtung
Flanschteil
Flanschteil
Kupplungseinrichtung
Zentral körper
Klauenkörper
Klauenkörper
Kopplungskörper
Kopplungskörper
Schaltmuffe
Aktor
Doppelpfeil
Pfeil
Pfeil
Kurbelwellenriemenscheibe
Tilgermasse
Kupplungseinrichtung
Zentralkörper
Klauenkörper
Klauenkörper
Kopplungskörper Kopplungskörper Schaltmuffe
Aktor
Doppelpfeil
Schaltsperre Schaltsperre Kopplungsblech Führungsnase Verstellrad
Antriebszahnrad Elektromotor Zentralschraube Riemens purträger Wälzlager
Wälzlager
Radialflansch Getriebegehäuse Radialwellendichtring

Claims

Patentansprüche
1. Kurbelwellenriemenscheibe zum Übertragen eines Drehmoments zwischen einer Kurbelwelle (4) und einem Riementrieb, mit einer Kupplungseinrichtung (30;60), dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungseinrichtung (30;60) als Formschlusskupplung ausgeführt und in der Kurbelwellenriemenscheibe (1) so mit einem Planetengetriebe (10) kombiniert ist, dass drei verschiedene Schaltzustände darstellbar sind.
2. Kurbelwellenriemenscheibe nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungseinrichtung (30;60) eine Neutralstellung aufweist, in der sich die Kurbelwelle in beiden Drehrichtungen relativ zu einer Riemenspur (2) frei verdrehen kann.
3. Kurbelwellenriemenscheibe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungseinrichtung (30;60) eine Übersetzungsstellung aufweist, in der sich die Riemenspur (2) in beiden Drehrichtungen schneller als die Kurbelwelle (4) dreht.
4. Kurbelwellenriemenscheibe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungseinrichtung (30,60) eine Direktstellung aufweist, in der die Riemenspur (2) in beiden Drehrichtungen drehfest mit der Kurbelwelle (4) verbunden ist.
5. Kurbelwellenriemenscheibe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Zentralkörper (32) der Kupplungseinrichtung (30) drehfest mit der Riemenspur (2) verbunden ist.
6. Kurbelwellenriemenscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Zentralkörper (62) der Kupplungseinrichtung (60) drehfest mit der Kurbelwelle (4) verbunden ist.
7. Kurbelwellenriemenscheibe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungseinrichtung (30;60) als Klauenkupplung mit Schaltsperren (76,77) ausgeführt ist.
8. Kurbelwellenriemenscheibe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Hohlrad (11 ) des Planetengetriebes (10) drehfest mit einem feststehenden Gehäuseteil (20) verbunden ist.
Kurbelwellenriemenscheibe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungseinrichtung (30,60) drehfest mit einem Sonnenrad (14) des Planetengetriebes (10) verbindbar ist.
10. Kurbeiwellenriemenscheibe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungseinrichtung <30;60) drehfest mit der Kurbelwelle (4) verbindbar ist.
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