DE102019112738B4 - Entkoppler - Google Patents
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Abstract
Entkoppler (1) zur Antriebsmomentübertragung zwischen dem Riemen (4) eines Nebenaggregate-Riementriebs und der Welle eines der Nebenaggregate, aufweisend:- eine Riemenscheibe (5),- eine auf der Welle zu befestigende Nabe (9),- einen im Antriebsmomentfluss seitens der Riemenscheibe (5) angeordneten ersten Federteller (22) mit einem Drehanschlag (25),- einen im Antriebsmomentfluss seitens der Nabe (9) angeordneten zweiten Federteller (23) mit einem Drehanschlag (25),- eine Schraubendrehfeder (13) mit Federenden (27), deren umfängliche Stirnseiten (26) an den Drehanschlägen (25) anliegen und die Kraftkomponente des Antriebsmoments (M) in die sich dabei radial aufweitende Schraubendrehfeder (13) einleiten,- und einen Drehschwingungsdämpfer mit einer im Antriebsmomentfluss seitens der Riemenscheibe (5) angeordneten ersten Reibkontaktfläche (28) und einer im Antriebsmomentfluss seitens der Nabe (9) angeordneten zweiten Reibkontaktfläche (29), wobei sich die Reibkontaktflächen (28, 29) mit einer Kraft kontaktieren, die von der in die Schraubendrehfeder (13) eingeleiteten Antriebskraft (F) abhängt, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Reibkontaktfläche (28) Teil eines gegenüber dem ersten Federteller (22) radial beweglichen Druckstücks (30) ist, das die vom Drehanschlag (25) des ersten Federtellers (22) in das daran anliegende Federende (27) eingeleitete Antriebskraft (F) mit einem Mitnehmer (32) aufnimmt und über die Kontaktkraft der Reibkontaktflächen (28, 29) auf die Nabe (9) überträgt.
Description
- Die Erfindung betrifft einen Entkoppler zur Antriebsmomentübertragung zwischen dem Riemen eines Nebenaggregate-Riementriebs und der Welle eines der Nebenaggregate, aufweisend:
- - eine Riemenscheibe,
- - eine auf der Welle zu befestigende Nabe,
- - einen im Antriebsmomentfluss seitens der Riemenscheibe angeordneten ersten Federteller mit einem Drehanschlag,
- - einen im Antriebsmomentfluss seitens der Nabe angeordneten zweiten Federteller mit einem Drehanschlag,
- - eine Schraubendrehfeder mit Federenden, deren umfängliche Stirnseiten an den Drehanschlägen anliegen und die Kraftkomponente des Antriebsmoments, d.h. die Antriebskraft in die sich dabei radial aufweitende Schraubendrehfeder einleiten,
- - und einen Drehschwingungsdämpfer mit einer im Antriebsmomentfluss seitens der Riemenscheibe angeordneten ersten Reibkontaktfläche und einer im Antriebsmomentfluss seitens der Nabe angeordneten zweiten Reibkontaktfläche,
- Drehschwingungen und -ungleichförmigkeiten, die von der Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine in deren Nebenaggregate-Riementrieb eingeleitet werden, können bekanntlich durch Entkoppler kompensiert werden, die im Englischen üblicherweise als Isolator oder Decoupler bezeichnet und typischerweise als Generator-Riemenscheibe ausgebildet sind. Die Schwingungskompensation erfolgt durch die Schraubendrehfeder, die bei der Übertragung des Antriebsmoments (elastische) Relativverdrehungen der Riemenscheibe gegenüber der Nabe zulässt.
- Zur Schwingungsdämpfung dieser Relativverdrehungen ist aus der gattungsgemäßen WO 2016/ 037 283 A1 ein Entkoppler mit einem Drehschwingungsdämpfer bekannt, dessen dämpfende Reibkraft mit dem von der Schraubendrehfeder übertragenen Antriebsmoment zunimmt. Der Drehschwingungsdämpfer ist konstruktiv so ausgeführt, dass ein die Riemenscheibe auf der Nabe drehlagernder Gleitlagerring die Kraftkomponente des vom nabenseitigen Federende auf den dortigen Drehanschlag übertragenen Antriebsmoments aufnimmt. Der Gleitlagerring ist in Richtung dieser Antriebskraft radial beweglich zur Nabe geführt und überträgt die Antriebskraft als Reibkontaktkraft von dessen (nabenseitiger) Reibkontaktfläche auf eine mit der Riemenscheibe drehfeste Reibkontaktfläche.
- Ein gedämpfter Entkoppler, dessen Schraubendrehfeder sich unter Übertragung des Antriebsmoments radial zusammenzieht, ist aus der US 2006/ 0 264 280 A1 bekannt.
- Ein weiterer Entkoppler ist aus der
DE 698 17 556 T2 bekannt. - Ausgehend hiervon liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Entkoppler der eingangs genannten Art mit einem alternativ ausgeführten Drehschwingungsdämpfer anzugeben.
- Die Lösung hierfür ergibt sich aus den Merkmalen des Anspruchs 1. Demnach soll die erste Reibkontaktfläche Teil eines gegenüber dem ersten Federteller radial beweglichen Druckstücks sein, das die vom Drehanschlag des ersten Federtellers in das daran anliegende Federende eingeleitete Antriebskraft mit einem Mitnehmer aufnimmt und über die Kontaktkraft der Reibkontaktflächen auf die Nabe überträgt. Damit wird die antriebsmomentabhängige Drehschwingungsdämpfung des erfindungsgemäßen Entkopplers durch einen Mechanismus erzeugt, der die Antriebskraft seitens des ersten Federtellers und nicht - wie es im zitierten Stand der Technik der Fall ist - die Antriebskraft seitens des zweiten Federtellers abgreift und als Reibkontaktkraft auf den sich relativ dazu verdrehenden Kontaktpartner überträgt.
- Diese konstruktive Positionierung des Drehschwingungsdämpfers ermöglicht es insbesondere, das typischerweise im Bereich des zweiten Federtellers angeordnete Gleitlager zwischen der Riemenscheibe und der Nabe unverändert zu belassen und dessen Reibungsdämpfung um die erfindungsgemäße zusätzliche Drehschwingungsdämpfung im Bereich des ersten Federtellers zu ergänzen.
- Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus den Zeichnungen, in denen ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Entkopplers für den im Nebenaggregate-Riementrieb einer Brennkraftmaschine angeordneten Generator dargestellt ist. Es zeigen:
-
1 den Entkoppler im Längsschnitt; -
2 den Nebenaggregate-Riementrieb mit dem Entkoppler in schematischer Darstellung; -
3 den Entkoppler in explodierter Darstellung; -
4 den Schnitt I-I gemäß1 ; -
5 das Druckstück gemäß den1 ,3 und4 als perspektivisches Einzelteil; -
6 den ersten Federteller gemäß den1 ,3 und4 als perspektivisches Einzelteil. - Der in den
1 und3 jeweils im Detail dargestellte Entkoppler1 ist auf dem Generator2 des in2 schematisch dargestellten Nebenaggregate-Riementriebs einer Brennkraftmaschine angeordnet. Der von der Riemenscheibe3 der Kurbelwelle angetriebene Riemen4 umschlingt die Riemenscheibe5 des Entkopplers1 , die Riemenscheibe6 eines Klimakompressors und eine Umlenkrolle7 . Das Vorspannen des Riemens4 erfolgt mittels eines Riemenspanners8 . - Die in der in
3 eingezeichneten Pfeilrichtung rotierende Riemenscheibe5 ist hohlzylindrisch, und deren vom Riemen4 umschlungener Außenmantel ist der Poly-V-Form des Riemens4 entsprechend profiliert. Die Riemenscheibe5 ist drehbar auf einer Nabe9 gelagert, die in bekannter Weise fest mit der Generatorwelle verschraubt wird. Die Lagerung der Riemenscheibe5 auf der Nabe9 erfolgt am generatorseitigen Ende radial und axial mittels eines Rillenkugellagers10 und am generatorfernen Ende radial mittels eines Gleitlagerrings11 aus Polyamid. Nach der Montage des Entkopplers1 auf den Generator2 wird in das generatorferne Ende der Riemenscheibe5 eine Schutzkappe12 eingeschnappt, die das Innere des Entkopplers1 vor Schmutz und Spritzwasser schützt. - Die für die Funktion des Entkopplers
1 wesentliche Komponente ist eine Schraubendrehfeder13 , die aufgrund ihrer Elastizität das Antriebsmoment des Riemens4 von der Riemenscheibe5 auf die Nabe9 entkoppelnd überträgt, so dass die Drehschwingungen der Kurbelwelle nur in deutlich reduziertem Umfang auf die Generatorwelle übertragen werden. Eine vorliegend mit der Schraubendrehfeder13 in Reihe geschaltete Schlingbandkupplung14 bewirkt, dass das Antriebsmoment - bei Vernachlässigung des internen Schleppreibmoments der geöffneten Schlingbandkupplung14 - lediglich vom Riemen4 auf die Generatorwelle (und nicht umgekehrt, wie es bei nicht dargestellten Alternativausführungen erfindungsgemäßer Entkoppler ohne Freilauffunktion der Fall sein kann) übertragen werden kann. Die Schraubendrehfeder13 und die Schlingbandkupplung14 erstrecken sich jeweils koaxial zur Drehachse15 des Entkopplers1 , wobei die Schlingbandkupplung14 in dem radialen Ringraum zwischen der Riemenscheibe5 und der Schraubendrehfeder13 verläuft. - Sowohl die rechts gewickelte Schlingbandkupplung
14 als auch die links gewickelte Schraubendrehfeder13 sind vollständig zylindrisch und haben beidseitig schenkellose Enden, die die Schlingbandkupplung14 bzw. die Schraubendrehfeder13 bei der Übertragung des Antriebsmoments radial aufweiten. Dabei verspannt sich das im Antriebsmomentfluss seitens der Riemenscheibe5 verlaufende Schlingbandende16 gegen den zylindrischen Innenmantel17 einer Hülse18 , die in der Riemenscheibe5 drehbefestigt und vorliegend eingepresst ist. Das im Antriebsmomentfluss seitens der Schraubendrehfeder13 verlaufende Schlingbandende19 verspannt sich gegen den zylindrischen Innenmantel20 einer weiteren Hülse21 , die in der Riemenscheibe5 und vorliegend auch in der Hülse18 drehbar ist. - Das Antriebsmoment wird im geschlossenen Zustand der Schlingbandkupplung
14 mittels Haftreibung zwischen der dann radial aufgeweiteten Schlingbandkupplung14 und den Hülsen18 und21 auf einen ersten Federteller22 übertragen, der mit der Hülse21 drehfest verbunden ist. Vorliegend sind der erste Federteller22 und die Hülse21 durch ein einteiliges Blechformteil gebildet. - Die Schlingbandkupplung
14 ermöglicht bei Antriebsmomentumkehr ein Überholen der (masseträgen) Generatorwelle und der darauf befestigten Nabe9 gegenüber der Riemenscheibe5 . In diesem geöffneten Zustand zieht sich die Schlingbandkupplung14 auf ihren (unbelasteten) Ausgangsdurchmesser zusammen und rutscht in einer oder beiden Hülsen18 ,21 durch, wobei sich das dabei übertragbare Antriebsmoment auf das Schleppreibmoment zwischen den beiden durchrutschenden Kontaktpartnern reduziert. - Die Schraubendrehfeder
13 ist mit axialer Vorspannung zwischen dem ersten Federteller22 , der im Antriebsmomentfluss seitens der Riemenscheibe5 angeordnet ist, und einem zweiten Federteller23 , der im Antriebsmomentfluss seitens der Nabe9 angeordnet und vorliegend integraler Teil der Nabe9 ist, eingespannt. Die Federteller22 ,23 haben jeweils einen Drehanschlag25 , an denen die umfänglichen Stirnseiten26 der Federenden27 anliegen - und wie in4 eingezeichnet - die Kraftkomponente des Antriebsmoments M, d.h. die Antriebskraft F in die sich dabei radial aufweitende Schraubendrehfeder13 einleiten. - Der Entkoppler
1 ist erfindungsgemäß mit einem Drehschwingungsdämpfer ausgestattet, der relative Drehschwingungen der Riemenscheibe5 gegenüber der Nabe9 mittels Coulombscher Reibung dämpft und nachfolgend unter Einbeziehung der4 bis6 erläutert sei. Der Drehschwingungsdämpfer hat eine erste Reibkontaktfläche28 , die im Antriebsmomentfluss seitens der Riemenscheibe5 angeordnet ist, und eine zweite Reibkontaktfläche29 , die im Antriebsmomentfluss seitens der Nabe9 angeordnet ist. Die Reibung zwischen den sich relativ zueinander verdrehenden Reibkontaktflächen28 ,29 und mithin die Höhe der Dämpfung des Drehschwingungsdämpfers hängen von der in die Schraubendrehfeder13 eingeleiteten Antriebskraft F ab und sind vorliegend im Wesentlichen proportional dazu und folglich proportional zum übertragenen Antriebsmoment M des Entkopplers1 . - Eine konstruktiv wesentliche Komponente des Drehschwingungsdämpfers ist ein auf der Rückseite des ersten Federtellers
22 angeordnetes Druckstück30 , das gegenüber dem ersten Federteller22 drehfest, aber in Richtung der Antriebskraft F radial beweglich ist. Das Druckstück30 ist vorliegend als Axiallagerscheibe ausgebildet, die die axiale Vorspannkraft der Schraubendrehfeder13 vom ersten Federteller22 auf den Innenring des Rillenkugellagers10 überträgt. Die erste Reibkontaktfläche28 ist Teil des Druckstücks30 , und die zweite Reibkontaktfläche29 ist durch die Außenmantelfläche31 der sich relativ zum ersten Federteller22 mit dem Druckstück30 verdrehenden Nabe9 gebildet. Das Druckstück30 nimmt die vom Drehanschlag25 des ersten Federtellers22 in das daran anliegende Federende27 eingeleitete Antriebskraft F mit einem Mitnehmer32 auf und überträgt die Antriebskraft F als gegenseitige Kontaktkraft F der Reibkontaktflächen28 ,29 auf die Nabe9 . Die der Kontaktkraft F entsprechende Reibkraft FR bewirkt die zur Antriebskraft F und zum Antriebsmoment M proportionale Schwingungsdämpfung. - Die erste Reibkontaktfläche
28 und der Mitnehmer32 sind auf einem Vorsprung33 bzw. durch einen Vorsprung34 auf der Axiallagerscheibe gebildet, wobei die Vorsprünge33 ,34 unter Erzeugung der Drehfestigkeit und der radialen Beweglichkeit gegenüber dem ersten Federteller22 in darin befindliche Ausnehmungen35 und36 eingreifen. Die Vorsprünge33 ,34 und die Ausnehmungen35 ,36 haben jeweils die Form eines Kreisringstücks, wobei der Drehanschlag25 des ersten Federtellers22 von der Ringstückmitte der Vorsprünge33 ,34 jeweils um 90° beabstandet ist. - Das Druckstück
30 ist ein Kunststoffteil aus PEEK oder PA46 mit metallischer Armierung37 , wobei die erste Reibkontaktfläche28 und die das Federende27 kontaktierende Federaufnahme38 des Mitnehmers32 aus PEEK oder PA46 bestehen.
Claims (8)
- Entkoppler (1) zur Antriebsmomentübertragung zwischen dem Riemen (4) eines Nebenaggregate-Riementriebs und der Welle eines der Nebenaggregate, aufweisend: - eine Riemenscheibe (5), - eine auf der Welle zu befestigende Nabe (9), - einen im Antriebsmomentfluss seitens der Riemenscheibe (5) angeordneten ersten Federteller (22) mit einem Drehanschlag (25), - einen im Antriebsmomentfluss seitens der Nabe (9) angeordneten zweiten Federteller (23) mit einem Drehanschlag (25), - eine Schraubendrehfeder (13) mit Federenden (27), deren umfängliche Stirnseiten (26) an den Drehanschlägen (25) anliegen und die Kraftkomponente des Antriebsmoments (M) in die sich dabei radial aufweitende Schraubendrehfeder (13) einleiten, - und einen Drehschwingungsdämpfer mit einer im Antriebsmomentfluss seitens der Riemenscheibe (5) angeordneten ersten Reibkontaktfläche (28) und einer im Antriebsmomentfluss seitens der Nabe (9) angeordneten zweiten Reibkontaktfläche (29), wobei sich die Reibkontaktflächen (28, 29) mit einer Kraft kontaktieren, die von der in die Schraubendrehfeder (13) eingeleiteten Antriebskraft (F) abhängt, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Reibkontaktfläche (28) Teil eines gegenüber dem ersten Federteller (22) radial beweglichen Druckstücks (30) ist, das die vom Drehanschlag (25) des ersten Federtellers (22) in das daran anliegende Federende (27) eingeleitete Antriebskraft (F) mit einem Mitnehmer (32) aufnimmt und über die Kontaktkraft der Reibkontaktflächen (28, 29) auf die Nabe (9) überträgt.
- Entkoppler (1) nach
Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Schraubendrehfeder (13) mit axialer Vorspannung zwischen den Federtellern (22, 23) eingespannt ist, wobei das Druckstück (30) als Axiallagerscheibe ausgebildet ist, die die axiale Vorspannkraft der Schraubendrehfeder (13) vom ersten Federteller (22) auf den Innenring eines die Riemenscheibe (5) auf der Nabe (9) lagernden Rillenkugellagers (10) überträgt. - Entkoppler (1) nach
Anspruch 2 , dadurch gekennzeichnet, dass der Mitnehmer (32) und die erste Reibkontaktfläche (28) durch Vorsprünge (33, 34) auf der Axiallagerscheibe gebildet sind, wobei die Vorsprünge (33, 34) in Ausnehmungen (35, 36) im ersten Federteller (22) eingreifen. - Entkoppler (1) nach
Anspruch 3 , dadurch gekennzeichnet, dass die Vorsprünge (33, 34) und die Ausnehmungen (35, 36) jeweils die Form eines Kreisringstücks haben. - Entkoppler (1) nach
Anspruch 4 , dadurch gekennzeichnet, dass der Drehanschlag (25) des ersten Federtellers (22) von der Ringstückmitte der Vorsprünge (33, 34) jeweils um 90° beabstandet ist. - Entkoppler (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckstück (30) ein Kunststoffteil mit metallischer Armierung (37) ist, wobei die erste Reibkontaktfläche (28) und die Federaufnahme (38) des Mitnehmers (32), die das am Drehanschlag (25) des ersten Federtellers (22) anliegende Federende (27) kontaktiert, aus Kunststoff bestehen.
- Entkoppler (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine mit der Schraubendrehfeder (13) in Reihe geschaltete Schlingbandkupplung (14), die im geschlossenen Zustand das Antriebsmoment (M) von der Riemenscheibe (5) auf den ersten Federteller (22) überträgt, wobei sich die Schlingbandkupplung (14) gegen die Innenmantelfläche (20) einer mit dem ersten Federteller (22) drehfesten Hülse (21) verspannt.
- Entkoppler (1) nach
Anspruch 7 , dadurch gekennzeichnet, dass der erste Federteller (22) und die Hülse (21) durch ein einteiliges Blechformteil gebildet sind.
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