DE10012232A1

DE10012232A1 - Riemenscheibe

Info

Publication number: DE10012232A1
Application number: DE2000112232
Authority: DE
Inventors: Norbert Bethke; Horst Steinbinder; Holger Konanz; Diethard Sauermann
Original assignee: INA Waelzlager Schaeffler OHG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2000-03-14
Filing date: 2000-03-14
Publication date: 2001-10-11

Abstract

Riemenscheibe (1), die unter Zwischenschaltung einer Rutschkupplung (3) auf einer Nabe (2) angeordnet ist, wobei die Rutschkupplung (3) eine auf der Nabe (2) drehfest und axial verschiebliche Reibbuchse (6) aufweist, die mit der Nabe (2) einen Ringraum (8) begrenzt, in dem ein an der Nabe (2) axial abgestütztes Federelement (Schraubendruckfeder 4) angeordnet ist, das an der Reibbuchse (6) angreift, und diese mit deren Radialbord (14) gegen eine an der Riemenscheibe (1) ausgebildete Anlage (ringförmiger Vorsprung 10) anfedert, wobei die aneinander angefederten Stirnflächen des Radialbordes (14) und der Anlage (ringförmiger Vorsprung 10) als Reibfläche (15, 16) ausgebildet sind, um ein Drehmoment von der Riemenscheibe (1) auf die Nabe (2) zu übertragen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Riemenscheiben, wie sie vorzugsweise in Riementrieben von Brennkraftmaschinen eingesetzt werden. Die Erfindung betrifft insbesondere solche Riemenscheiben, die auf Antriebswellen von im Riementrieb angeordneten Nebenaggregaten vorgesehen werden.

Die Riemenscheiben werden in jüngerer Zeit vorwiegend durch sog. Keilrippen riemen angetrieben. Insbesondere in Hubkolben-Brennkraftmaschinen werden von der Kurbelwelle verursachte Drehungleichförmigkeiten in den Riementrieb übertragen. Diese Drehungleichförmigkeiten bewirken kurzzeitig extrem hohe Verzögerungen bzw. Beschleunigungen des Riemens. Wenn die Riemenschei be auf einer drehträgen Welle angeordnet ist, beispielsweise auf einer Gene ratorwelle, dann kann die Riemenscheibe diesen schnellen Verzögerungen und Beschleunigungen nicht folgen. Es kommt zum Schlupf zwischen Riemen und Riemenscheibe, der einen unerwünschten Verschleiß oder störende Geräu sche verursacht.

Zur Beseitigung dieses Nachteils sind bereits zahlreiche Lösungen vorge schlagen worden. Aus DE 36 10 415 C2 beispielsweise ist eine Riemenan triebs-Brennkraftmaschine bekannt geworden, bei der zwischen der Riemen scheibe und der Antriebswelle eines Generators ein Freilauf zwischenge schaltet ist. Dieser Freilauf kuppelt bei den erwähnten starken Verzögerungen des Riemens aus, so dass die drehträge Welle des Generators frei weiter dre hen kann. Der Schlupf zwischen Riemen und Riemenscheibe ist somit auf ein Minimum reduziert, idealerweise völlig beseitigt. Allerdings können hohe Beschleunigungen nicht abgekoppelt werden; der Freilauf kuppelt in Beschleuni gungs- bzw. Antriebsrichtung ein.

GB 20 96 237-A schlägt zur Lösung des beschriebenen Problems vor, eine Flüssigkeitskupplung zwischen die Riemenscheibe und die Generatorwelle vorzusehen. Bei einer derartigen Lösung sind allerdings in aufwändiger Weise Dichtungen vorzusehen, ferner ist eine einwandfreie Lagerung der Riemen scheibe auf der Nabe zu gewährleisten.

In DE 196 53 386 A1 ist das Problem dadurch gelöst, dass zwischen die Rie menscheibe und die Nabe eine Schraubendrehfeder eingesetzt ist, die einer seits an der Nabe und die andererseits an der Riemenscheibe befestigt ist. Die Riemenscheibe kann unter der Einwirkung der Drehungleichförmigkeiten ge genüber der Nabe oszillieren, wobei die Schraubendrehfeder verdreht wird. Da der Verdrehwiderstand abhängig vom Drehwinkel ist, ist nicht auszuschließen, dass bei größeren Schwenkwinkeln der Verdrehwiderstand so groß wird, dass die Verzögerung der Riemenscheibe in unerwünschter Weise dennoch auf die Generatorwelle übertragen wird.

Bei den bekannten Lösungen wird die Verzögerungsphase der Drehungleich förmigkeit von der Antriebswelle eines Nebenaggregates abgekoppelt oder gedämpft, so daß der Schlupf weitgehend reduziert ist. Ohne diese Abkoppe lung/Dämpfung würden sich auch Kraftspitzen im Riemen einstellen. Aller dings sind die bekannten Lösungsvorschläge durchweg aufwendig in ihrer Her stellung.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Riemenscheibe anzu geben, die einfach herzustellen ist und bei der Kraftspitzen im Riemen redu ziert sind.

Die erfindungsgemäße Riemenscheibe ist unter Zwischenschaltung einer Rutschkupplung auf einer Nabe angeordnet, wobei die Rutschkupplung eine auf der Nabe drehfest und axial verschieblich angeordnete Reibbuchse aufweist, die mit der Nabe einen Ringraum begrenzt, in dem ein an der Nabe axial abgestütztes Federelement angeordnet ist, das an der Reibbuchse angreift, und diese mit deren Radialbord gegen eine an der Riemenscheibe ausgebil dete Anlage anfedert, wobei die aneinander angefederten Stirnflächen des Radialbordes und der Anlage als Reibflächen ausgebildet sind, um ein Drehmoment von der Riemenscheibe auf die Nabe zu übertragen. Die Rutschkupplung ist derart ausgelegt, dass bei Überschreiten eines vorgegebe nen Drehmomentes eine Relativdrehung zwischen der Riemenscheibe und der Nabe stattfindet. Unterhalb dieses vorgegebenen Drehmomentes findet keine Relativdrehung statt. Die Spitzen der starken Verzögerungen und Beschleuni gungen infolge der Drehungleichförmigkeiten werden demzufolge dadurch von der Antriebswelle in beiden Drehrichtungen der Riemenscheibe abgekoppelt, dass die Reibflächen der Rutschkupplung durchrutschen.

Im Gegensatz zu den bekannten Lösungen sind bei der erfindungsgemäßen Riemenscheibe keine aufwendig herzustellenden Maschinenelemente erfor derlich. Außerdem ist ein definiertes Durchrutschen in beiden Drehrichtungen der Riemenscheibe möglich; im Gegensatz dazu bieten Lösungen mit zwischen geschaltetem Freilauf nur die Möglichkeit, daß in der einen Drehrichtung über haupt keine Relativdrehung und in der entgegengesetzten Drehrichtung über haupt keine definierte Reibung vorgesehen ist.

Als Federelement eignen sich bekannte Federn wie Schraubenfedern und Tel lerfedern, aber auch an sich bekannte pneumatische oder hydraulische Fe dern.

Die Reibflächen können zusätzlich als Lagerflächen ausgebildet sein, um die Riemenscheibe gegenüber der Antriebswelle axial zu lagern. Die Reibbuchse übernimmt dann eine Doppelfunktion.

Während einer Relativdrehung zwischen Riemenscheibe und ihrer Nabe muss sichergestellt sein, dass die Riemenscheibe einwandfrei auf der Nabe radial gelagert bleibt. Zu diesem Zweck kann die Riemenscheibe auf einem zylindrischen Mantel der Reibbuchse radial gelagert sein. Die Reibbuchse übernimmt dann eine Doppelfunktion, nämlich erstens ist sie Teil der Rutschkupplung und zweitens dient sie als Radiallager. Vorzugsweise weist in diesem Fall die Rie menscheibe eine zur Rotationsachse koaxial angeordnete Zylinderöffnung auf, deren Zylinderwand und die Mantelfläche des zylindrischen Mantels der Reib buchse Lagerflächen bilden, um die Riemenscheibe auf der Nabe zu lagern.

Die Riemenscheibe kann mit einer Durchgangsöffnung versehen sein, in die ein an der Riemenscheibe ringförmig ausgebildeter Vorsprung hineinragt, des sen dem Radialbord der Reibbuchse zugewandte Stirnfläche die Reibfläche bildet. Die Nabe kann dann auf einfache Art und Weise in die Durchgangsöff nung eingeführt werden.

Vorzugsweise ist zu beiden axialen Seiten des ringförmigen Vorsprungs je eine Reibbuchse angeordnet. Diese weitere Reibbuchse übernimmt dann die glei chen Funktionen wie die zuerst genannte Reibbuchse, wobei das übertragbare Drehmoment durch die weitere Reibbuchse erhöht werden kann und wobei die radiale Lagerung der Riemenscheibe auf der Nabe weiter verbessert werden kann.

Die einander zugewandten Stirnflächen des ringförmigen Vorsprungs und der weiteren Reibbuchse sind dann ebenfalls als Reibflächen ausgebildet. Auch kann die Riemenscheibe in diesem Fall eine weitere Zylinderöffnung aufwei sen, deren Zylinderwand und die Mantelfläche des zylindrischen Mantels der weiteren Reibbuchse weitere Lagerflächen bilden, um die Riemenscheibe auf der Nabe zu lagern.

Für eine einfache Montage einer erfindungsgemäßen Riemenscheibe kann es zweckmäßig sein, dass an der Nabe ein vorzugsweise lösbar befestigter Flansch vorgesehen ist, an dem das Federelement axial abgestützt ist. Nach dem die Riemenscheibe und das Federelement auf die Nabe aufgeführt sind, kann dieser Flansch beispielsweise aufgeschraubt, aufgepreßt, aufgeklebt werden, so dass das Federelement einwandfrei an diesem Flansch abgestützt sein kann.

Nachstehend wird die Erfindung anhand eines in einer Figur dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.

Eine Riemenscheibe 1 ist auf einer Nabe 2 unter Zwischenschaltung einer Rutschkupplung 3 angeordnet. Die Rutschkupplung 3 weist eine Schrauben druckfeder 4 auf, die einerseits an einem Flansch 5 abgestützt ist, der lösbar an der Nabe 2 befestigt ist. Andererseits greift die Schraubendruckfeder 4 an einer Reibbuchse 6 an, die axial verschieblich, aber drehfest auf der Nabe 2 angeordnet ist. Die Reibbuchse 6 begrenzt mit ihrem zylindrischen Mantel 7 gemeinsam mit der Nabe 2 einen Ringraum 8, in dem die Schraubendruckfeder 4 angeordnet ist. Die Schraubendruckfeder 4 greift an einem Radialbord 9 der Reibbuchse 6 an. Der Radialbord 9 ist gegen einen ringförmigen Vorsprung 10 angefedert, der an der Riemenscheibe 1 einstückig angeformt ist. Der ringför mige Vorsprung 10 ragt in eine Durchgangsöffnung 11 der Nabe 1 hinein. Eine weitere Reibbuchse 12 ist zwischen der Riemenscheibe 1 und der Nabe 2 an geordnet. Diese Reibbuchse 12 weist ebenfalls einen zylindrischen Mantel 13 und einen Radialbord 14 auf. Der Radialbord 14 ist einerseits an einer an der Nabe 2 ausgebildeten Schulter 15 axial abgestützt. Der zylindrische Mantel 13 ist ebenfalls an der Nabe 2 radial abgestützt. Die einander zugewandten Stirn flächen des ringförmigen Vorsprungs 10 einerseits und der beiden Reibbuch sen 6, 12 andererseits bilden miteinander in Reibkontakt stehende Reibflächen 15, 16, 17, 18.

Axial zu beiden Seiten des ringförmigen Vorsprungs 10 sind an der Riemen scheibe 1 jeweils eine Zylinderöffnung 19, 20 ausgebildet, deren Wand 21, 22 jeweils mit der Mantelfläche der jeweiligen Reibbuchse 6, 12 Lagerflächen 23, 24, 25, 26 bilden. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass die Riemenscheibe 1 einwandfrei in den radialen Richtungen auf der Nabe 2 gelagert ist.

Die axial vorgespannte Schraubendruckfeder 4 drückt die Reibbuchse 6 gegen den ringförmigen Vorsprung 10 der Riemenscheibe 1. Die axial belastete Rie menscheibe 1 wird gegen den Radialbord 14 der weiteren Buchse 12 ange drückt, wobei die Buchse 12 an der Schulter 15 der Nabe 2 axial abgestützt ist. Die Reibflächen 15, 16, 17, 18 und die axiale Vorspannkraft der Schrauben druckfeder 4 sind derart aufeinander abgestimmt, dass unterhalb eines Grenz drehmomentes ein Drehmoment von der Riemenscheibe 1 auf die Nabe 2 ein wandfrei übertragen werden kann. Sobald Drehmomente in die Riemenscheibe 1 eingeleitet werden, die dieses Grenzdrehmoment überschreiten, rutscht die Rutschkupplung 3 durch, wobei eine Relativdrehung zwischen der Riemen scheibe 1 und der Nabe 2 stattfindet. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass der Schlupf zwischen Riemen und Riemenscheibe erheblich reduziert ist, bzw. daß Kraftspitzen im Riemen deutlich reduziert sind.

Bezugszahlen

1

Riemenscheibe

2

Nabe

3

Rutschkupplung

4

Schraubendruckfeder

5

Flansch

6

Reibbuchse

7

zylindrischer Mantel

8

Ringraum

9

Radialbord

10

ringförmiger Vorsprung

11

Durchgangsöffnung

12

Reibbuchse

13

zylindrischer Mantel

14

Radialbord

15

Reibfläche

16

Reibfläche

17

Reibfläche

18

Reibfläche

19

Zylinderöffnung

20

Zylinderöffnung

21

Zylinderwand

22

Zylinderwand

23

Lagerfläche

24

Lagerfläche

25

Lagerfläche

26

Lagerfläche

Claims

1. Riemenscheibe (1), die unter Zwischenschaltung einer Rutschkupplung (3) auf einer Nabe (2) angeordnet ist, wobei die Rutschkupplung (3) eine auf der Nabe (2) drehfest und axial verschieblich angeordnete Reibbuchse (6) aufweist, die mit der Nabe (2) einen Ringraum (8) begrenzt, in dem ein an der Nabe (2) axial abgestütztes Federelement (Schraubendruckfeder 4) an geordnet ist, das an der Reibbuchse (6) angreift, und diese mit deren Ra dialbord (14) gegen eine an der Riemenscheibe (1) ausgebildete Anlage (ringförmiger Vorsprung 10) anfedert, wobei die aneinander angefederten Stirnflächen des Radialbordes (14) und der Anlage (ringförmiger Vorsprung 10) als Reibflächen (15, 16) ausgebildet sind, um ein Drehmoment von der Riemenscheibe (1) auf die Nabe (2) zu übertragen.

2. Riemenscheibe nach Anspruch 1, bei der die Riemenscheibe (1) auf einem zylindrischen Mantel (7) der Reibbuchse (6) radial gelagert ist.

3. Riemenscheibe nach Anspruch 2, bei der die Riemenscheibe (1) eine zur Rotationsachse koaxial angeordnete Zylinderöffnung (19, 20) aufweist, de ren Zylinderwand (21, 22) und die Mantelfläche des zylindrischen Mantels (7) der Reibbuchse (6) Lagerflächen (23, 24) bilden, um die Riemenschei be (1) auf der Nabe (2) zu lagern.

4. Riemenscheibe nach Anspruch 1, bei der die Riemenscheibe (1) mit einer Durchgangsöffnung (11) versehen ist, in die ein an der Riemenscheibe (1) ringförmig ausgebildeter Vorsprung (10) hineinragt, dessen dem Radial bord (9) der Reibbuchse (6) zugewandte Stirnfläche die Reibbfläche (15) bildet.

5. Riemenscheibe nach Anspruch 4, bei der zu beiden axialen Seiten des ringförmigen Vorsprungs (10) je eine Reibbuchse (6, 12) angeordnet ist.

6. Riemenscheibe nach Anspruch 5, bei der die weitere Reibbuchse (12) vor zugsweise an einer Schulter axial an der Nabe (2) abgestützt ist.

7. Riemenscheibe nach Anspruch 5, bei der die einander zugewandten Stirn flächen des ringförmigen Vorsprungs (10) und der weiteren Reibbuchse (12) als Reibbflächen (17, 18) ausgebildet sind.

8. Riemenscheibe nach Anspruch 5, bei der die Riemenscheibe (1) eine weite re Zylinderöffnung (19, 20) aufweist, deren Zylinderwand (22) und die Mantelfläche des zylindrischen Mantels (13) der weiteren Reibbuche (12) weitere Lagerflächen (25, 26) bilden, um die Riemenscheibe (1) auf der Na be (2) zu lagern.

9. Riemenscheibe nach Anspruch 1, bei der ein an der Nabe (2) vorzugsweise lösbar befestigter Flansch (5) vorgesehen ist, an dem das Federelement (Schraubendruckfeder 4) axial abgestützt ist.