DE102005029351A1 - Triebrad zum Antreiben eines Nebenaggregates eines Fahrzeuges - Google Patents
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Abstract
Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft ein Triebrad zum Antreiben eines Nebenaggregates einer Brennkraftmaschine eines Fahrzeuges mit einer Dämpfungseinrichtung, wobei das Triebrad an eine Welle gekoppelt ist.
- Aus der Druckschrift
DE 42 25 314 A1 ist eine Triebscheibe für einen Riemen- oder einen Kettentrieb zum Antreiben von Nebenaggregaten einer Brennkraftmaschine bekannt. Die Triebscheibe ist auf einer Antriebswelle einer Brennkraftmaschine befestigt und weist einen radial äußeren Bereich zum Aufnehmen eines Antriebsmittels, wie ein Riemen oder eine Kette, auf, wobei radial innerhalb dessen eine Tilgermasse und eine Dämpfungseinrichtung angeordnet sind. Die Dämpfungseinrichtung kann in Umfangsrichtung komprimierbare Kraftspeicher, drehgekoppelt und über eine Lagerung relativ zueinander verdrehbar aufweisen, so dass eine Schwingungsdämpfung zwischen der Antriebswelle und dem angeschlossenen Nebenaggregat durch die bekannte Triebscheibe erfolgt. - Ferner ist ein scheibenförmiges Bauteil aus der Druckschrift
DE 42 25 304 A1 bekannt. Das bekannte scheibenförmige Bauteil ist für einen Riemenantrieb zum Antrieb von Nebenaggregaten einer Brennkraftmaschine bekannt. Das Bauteil ist auf der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine befestigt, wobei das Bauteil eine Dämpfungseinrichtung umfasst, die zwischen einem an der Welle befestigbaren Eingangsteil und einem relativ dazu verdrehbaren Ausgangsteil vorgesehen ist. Das Eingangs- und das Ausgangsteil ist über eine Wälzlagerung zueinander verdrehbar angeordnet. Das bekannte scheibenförmige Bauteil kann somit das Schwingungsverhalten beeinflussen. - Demnach liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Dämpfungseinrichtung vorzuschlagen, um Schwingungsübertragungen von einem Nebenaggregat auf eine Welle des Fahrzeuges weiter zu verringern.
- Diese Aufgabe wird durch ein erfindungsgemäßes Triebrad zum Antreiben eines Nebenaggregates einer Brennkraftmaschine eines Fahrzeuges mit einer Dämpfungseinrichtung gelöst, wobei das Triebrad an eine Welle gekoppelt ist, und wobei die Dämpfungseinrichtung zumindest einen ohne Schmiermittel arbeitenden Torsionsschwingungs-Dämpfer umfasst. Auf diese Weise kann eine Schwingungsübertragung von einem angekoppelten Nebenaggregat auf z. B. einen Steuertrieb der Brennkraftmaschine des Fahrzeuges minimiert werden, ohne dass weitere Zusatzmassen bzw. Ausgleichsmassen erforderlich sind. Durch die Verwendung eines ohne Schmiermittel funktionierenden Torsionsschwingungs-Dämpfers ergeben sich insbesondere weitere Vorteile hinsichtlich einer erforderlichen Wartung des erfindungsgemäßen Triebrades.
- Um eine Dämpfungseinrichtung des erfindungsgemäßen Triebrades mit optimalen Dämpfungseigenschaften und mit möglichst geringem Wartungsaufwand sowie geringem Gewicht auszustatten, kann gemäß einer nächsten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung vorgesehen sein, dass der Dämpfer einen Dämpferkäfig zur Aufnahme von zumindest einem Federspeicher aufweist, wobei der Dämpferkäfig aus einem zumindest einen Trockenschmierstoff oder dergleichen enthaltenden Werkstoff gefertigt ist. Einerseits weist ein derartiger Dämpferkäfig der Dämpfungseinrichtung ein möglichst geringes Gewicht auf und andererseits wird durch den gewählten Werkstoff ein möglicher Verschleiß durch die Reduzierung der Reibung in dem Dämpferkäfig minimiert.
- Vorzugsweise kann als Werkstoff ein faserverstärkter Kunststoff oder dergleichen verwendet werden. Es hat sich gezeigt, dass der Einsatz eines Kunststoffs auf der Basis eines Polyamids, wie z. B. ein so genannter PA66CF10TF20 besonders vorteilhaft ist. Ein derartiger Kunststoff weist etwa 10 % Kohlenstofffasern zur Erhöhung der Bauteilfestigkeit und etwa 20 % Teflon zur Verbesserung der Schmiereigenschaften auf. Es sind jedoch auch andere Werkstoffe bzw. Werkstoffverbindungen einsetzbar.
- Der ohne Fett- oder Ölschmierung arbeitende Torsionsschwingungs-Dämpfer des erfindungsgemäßen Triebrades kann in dem Dämpferkäfig mehrere über den Umfang verteilt angeordnete Bogenfederkanäle oder dergleichen aufweisen, in denen jeweils eine Bogenfeder als Federspeicher geführt ist. Somit können die Bogenfedern in den vorzugsweise aus Kunststoff gefertigten Bogenfederkanälen mit geringem Verschleiß zur optimalen Schwingungsdämpfung geführt werden, um das auf das Triebrad wirkende Drehmoment zum Antrieb des Nebenaggregates möglichst schwingungsfrei zu übertragen. Es hat sich gezeigt, dass eine optimale Momentenaufteilung bei der Verwendung von z. B. vier Bogenfedern in dem Dämpferkäfig realisiert wird.
- Neben der Aufnahme der Bogenfedern kann der Dämpferkäfig des erfindungsgemäßen Triebrades gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung zumindest eine die Reibungsdämpfung definierende Tellerfeder oder dergleichen aufweisen, welche bevorzugter Weise axial an den die Bogenfederkanäle bildenden Bauteilen anliegt. Somit dient der jeweilige Bogenfederkanal gleichzeitig als axiale Reibfläche für die Tellerfeder, so dass zusätzlich eine wirksame Reibungsdämpfung realisiert wird.
- Neben der Funktion als Reibfläche für die Tellerfeder kann der jeweilige Bogenfederkanal zusätzlich eine Verdrehsicherung der Tellerfeder gewährleisten, indem mehrere radial abstehende Fortsätze der Tellerfeder in den jeweiligen Bogenfederkanal eingreifen, so dass ein Mitdrehen bzw. Verdrehen der Tellerfeder vermieden wird.
- Insbesondere aus montagerelevanten Gründen kann z. B. gemäß einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung vorgesehen sein, dass der Dämpferkäfig aus zwei korrespondierenden Halbschalenelementen gebildet ist. Bei einem derartig ausgestalteten Dämpferkäfig ist es bei der Montage auf einfachste Weise möglich, die einzelnen Bogenfedern in die zugeordneten Bogenfederkanäle einzubringen. Es sind jedoch auch andere konstruktive Ausgestaltungen des Dämpferkäfigs denkbar.
- Eine mögliche Variante der vorliegenden Erfindung kann vorsehen, dass eine Mitnehmerscheibe des Triebrades über eine Nabe oder dergleichen an z. B. der Nockenwelle zum Antrieb einer Hochdruckpumpe eines Kraftstoffeinspritzsystems des Fahrzeuges befestigt ist, wobei die Nabe und die Mitnehmerscheibe über den Dämpfer schwingungsfrei miteinander gekoppelt sind. Somit wird mittels einer Wellen-Naben-Verbindung eine Kopplung mit der Nockenwelle oder einem anderen Antriebsteil ermöglicht. Neben dem Einsatz der erfindungsgemäßen Dämpfungseinrichtung für den Antrieb einer Hochdruckpumpe eines Common-Rail-Dieselkraftstoffeinspritzsystems sind auch andere Einsatzgebiete denkbar, bei denen eine entsprechende Schwingungsübertragung über das Antriebssystem vermieden werden soll.
- Bei der in das Triebrad integrierten Dämpfungseinrichtung kann ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung vorsehen, dass die Nabe Anschlagbereiche oder dergleichen für jede Bogenfeder aufweist, so dass ein vorbestimmter Verdrehwinkel zur Schwingungsdämpfung zwischen der Nabe und der Mitnehmerscheibe definiert und genutzt werden kann. Die Anzahl der verwendeten Anschlagbereiche kann sich nach der Anzahl der vorgesehenen Bogenfedern richten, um eine Drehmomentenübertragung zwischen der Nabe und der Mitnehmer scheibe sicherzustellen. Es sind jedoch auch mehr oder weniger Anschläge als Bogenfedern denkbar.
- Vorzugsweise können die Anschlagbereiche der Nabe als axial vorstehende Vorsprünge oder dergleichen ausgebildet sein, welche jeweils in korrespondierenden Ausnehmungen des Dämpferkäfigs bzw. der jeweiligen Halbschalenelemente des Dämpferkäfigs aufgenommen sind und somit die Verdrehung des Dämpfers begrenzen können.
- Bei der Montage kann der Dämpferkäfig mit seinen Halbschalenelementen zwischen der Nabe und der Mitnehmerscheibe formschlüssig in das Triebrad eingepresst werden. Auf diese Weise werden die Bogenfederkanäle durch die formschlüssig zusammengefügten Halbschalenelemente gebildet, in denen die Bogenfedern geführt sind.
- Zum Befestigen der Nabe an der Nockenwelle oder an einer anderen Welle kann die Nabe einen Kegelsitz oder dergleichen aufweisen, um diese auf ein korrespondierendes Ende der Nockenwelle aufschieben zu können. Um eine drehfeste Verbindung zwischen der Nabe und der Nockenwelle zu realisieren, kann eine axiale Verschraubung verwendet werden. Dazu kann z. B. eine axiale Zentralschraube auf das Ende der Nockenwelle aufgeschraubt werden. Somit wird eine drehfeste Verbindung zur Drehmomentenübertragung realisiert. Es sind jedoch auch andere Verbindungen denkbar.
- Um eine Relativbewegung zwischen der Nabe und der Mitnehmerscheibe zur Schwingungsdämpfung möglichst verschleißfrei zu realisieren, kann gemäß einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung vorgesehen sein, dass die Nabe und die Mitnehmerscheibe über ein Gleitlager oder dergleichen verdrehbar gelagert sind. Als Gleitlager kann vorzugsweise ein trocken laufendes Mehrstoff-Gleitlager verwendet werden, welches bevorzugt in die Mitnehmerscheibe des Triebrades eingepresst wird. Es sind auch Wälzlagerungen verwendbar. Ferner kann ein zusätzlicher Reibring zur Reibungsdämpfung vorgesehen sein. Es ist auch möglich, dass die Nabe mit einer Stützscheibe oder dergleichen zum Aufnehmen von Axialkräften beim Transport verbunden bzw. verschweißt ist, wobei im Betrieb die Axialschraube und eine mögliche Unterlegscheibe eine sichere Befestigung realisieren.
- Damit eine Momentenübertragung von dem Triebrad zum Nebenaggregat bzw. zum Pumpenrad einer Hochdruckpumpe ermöglicht werden kann, wird im Rahmen einer weiteren Ausgestaltung vorgesehen, dass das Triebrad mit einem Zahnriemen- oder einem Kettenantrieb gekoppelt ist. Eine weitere Variante der Erfindung kann vorsehen, dass das Triebrad als Zahnrad ausgebildet ist, welches wiederum mit einem weiteren Zahnrad des Pumpenrades des Nebenantriebs in Eingriff steht, um die Hochdruckpumpe anzutreiben.
- Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
-
1 eine Explosionsdarstellung einer möglichen Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Triebrades; -
2 eine Draufsicht auf das erfindungsgemäße Triebrad; -
3 eine geschnittene Ansicht des an einer Nockenwelle befestigten Triebrades; und -
4 eine weitere geschnittene Teilansicht eines Bogenfederkanals eines an dem Triebrad vorgesehenen Dämpfers. - In
1 ist eine mögliche Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Triebrades1 anhand einer Explosionsdarstellung mit seinen einzelnen Bauteilen dargestellt. - Das erfindungsgemäße Triebrad
1 zum Antreiben eines Nebenaggregates eines Fahrzeuges weist eine Dämpfungseinrichtung auf und ist mit einer Welle mechanisch gekoppelt. Das Antriebsrad1 kann gemäß einem möglichen Anwendungsbeispiel mit einer Nockenwelle2 als antreibende Welle gekoppelt sein. Bei diesem Anwendungsbeispiel kann das Triebrad1 zum Antreiben einer Hochdruckpumpe eines Common-Rail-Dieselkraftstoffeinspritzsystems verwendet werden. - Erfindungsgemäß weist die Dämpfungseinrichtung einen in das Triebrad
1 integrierten Dämpfer auf, welcher ein ohne Schmiermittel arbeitender Torsionsschwingungs-Dämpfer ist. Auf diese Weise kann ohne Zusatzmassen oder Ausgleichsmassen eine erhebliche Reduzierung von Schwingungsübertragungen zwischen der Nockenwelle2 und der Hochdruckpumpe realisiert werden. - Der Torsionsschwingungs-Dämpfer weist einen Dämpferkäfig zur Aufnahme mehrerer Federspeicher auf, wobei es besonders vorteilhaft ist, dass der Dämpferkäfig aus einem einen Trockenschmierstoff enthaltenden Werkstoff gefertigt ist, so dass ein möglicher Verschleiß der Dämpfungseinrichtung minimiert wird.
- Aus
1 ist der Aufbau des erfindungsgemäßen Triebrades1 ersichtlich. Das Triebrad1 ist über eine Nabe3 an der Nockenwelle2 befestigt. Diese Wellen-Naben-Verbindung wird hier über einen Kegelsitz der Nabe3 realisiert, so dass die Nabe drehfest an der Nockenwelle2 verschraubt ist. Der Dämpferkäfig des Dämpfers besteht aus einem ersten Halbschalenelement4 und einem zweiten Halbschalenelement5 . Der Dämpferkäfig bzw. die beiden Halbschalenelemente4 ,5 weisen mehrere über den Umfang des Triebrades1 verteilt angeordnete Bogenfederkanäle6 auf, in denen jeweils eine Bogenfeder7 als Federspeicher geführt ist. Ferner umfasst der Dämpferkäfig eine die Reibungsdämpfung definierende Tellerfeder8 , welche axial an den die Bogenfederkanäle6 bildenden Bauteilen4 ,5 anliegt. - Das Triebrad weist eine Mitnehmerscheibe
9 auf, welche mit der Nabe3 über ein Gleitlager10 verdrehbar gelagert ist. Als Gleitlager10 wird ein Mehrstoff-Gleitlager verwendet, welches in die Mitnehmerscheibe9 eingepresst ist. - Bei der Montage wird der Dämpferkäfig mit seinen korrespondierenden Halbschalenelementen
4 ,5 zwischen der Nabe3 und der Mitnehmerscheibe9 formschlüssig in das Triebrad1 eingepresst. Dabei liegt die Tellerfeder8 an den Bauteilen4 ,5 an. Um einen vorbestimmten Verdrehwinkel zur Schwingungsdämpfung zwischen der Nabe3 und der Mitnehmerscheibe9 zu realisieren, sind mehrere Anschlagbereiche für die Bogenfedern7 vorgesehen. Die Anschlagbereiche der Nabe3 sind als axial vorstehende Vorsprünge11 ausgebildet und sind jeweils im montierten Zustand des Triebrades1 in korrespondierenden Ausnehmungen12 des Dämpferkäfigs bzw. der Halbschalenelemente4 ,5 aufgenommen und begrenzen somit die Bogenfederverdrehwinkel und dienen gleichzeitig als Anschlag. - Ferner ist aus
1 ersichtlich, dass an der Mitnehmerscheibe9 axial ein Reibring13 und eine Stützscheibe14 anliegt, welche beim Transport des Triebrades1 die Tellerfeder-Axialkräfte aufnehmen kann. Im Betrieb übernimmt eine in3 gezeigte Axialschraube15 zusätzlich die axiale Sicherung des Triebrades1 . -
2 zeigt eine Draufsicht auf das erfindungsgemäße Triebrad1 . Der Dämpferkäfig der Dämpfungseinrichtung des erfindungsgemäßen Triebrades1 weist vier über den Umfang verteilte Bogenfederkanäle6 mit den entsprechend geführten Bogenfedern7 auf. Bei dieser Ausführungsform weist die Mitnehmerscheibe9 eine Zahnriemenverzahnung16 an ihrem äußeren Umfang auf, so dass das Triebrad1 zum Antreiben eines Zahnriemenantriebs zum Übertragen eines Drehmomentes auf ein Pumpenrad der nicht weiter dargestellten Hochdruckpumpe verwendet wird. -
3 zeigt eine Schnittdarstellung des Triebrades1 mit integriertem Dämpfer auf der Nockenwelle2 . Dabei ist die Nabe3 mit der Axialschraube15 und einer Unterlegscheibe17 an einem Ende der Nockenwelle drehfest über einen Kegelsitz angeschraubt. -
4 zeigt eine Schnittdarstellung des Dämpfers mit den beiden Halbschalenelementen4 ,5 , welche derart ausgestaltet sind, dass die Bogenfederkanäle6 zur Aufnahme jeweils einer Bogenfeder7 gebildet werden. Die Mitnehmerscheibe9 ist über das Gleitlager10 verdrehbar auf der Nabe3 gelagert. Durch die korrespondierenden Halbschalenelemente4 ,5 kann die Tellerfeder8 einerseits reibschlüssig an dem Halbschalenelement4 als auch formschlüssig an dem Halbschalenelement5 anliegen. Ferner wird durch mehrere radial abstehende Fortsätze18 an der Tellerfeder8 eine Verdrehsicherung realisiert, welche dadurch erreicht wird, dass die Fortsätze18 in den durch die beiden Halbschalenelemente4 ,5 gebildeten Bogenfederkanal6 eingreifen. - Insgesamt wird mit dem erfindungsgemäßen Triebrad
1 ein integrierter Torsionsschwingungs-Dämpfer realisiert, welcher ohne Fett- oder Ölschmierung eine Abkopplung zwischen der Nockenwelle2 und dem Nebenaggregat, z.B. der Hochdruckpumpe einer Common-Rail-Direkteinspritzanlage, realisiert. Dabei wird ein Antriebsmoment von der Nockenwelle2 auf die Nabe3 übertragen, welches schwingungsgedämpft über die Federkanäle6 und die Bogenfeder7 auf die Mitnehmerscheibe9 übertragen wird, so dass die Mitnehmerscheibe9 über z. B. ein Endlos-Übertragungsmittel, wie z.B. einen Zahnriemen oder eine Kette, das Drehmoment schließlich auf ein nicht weiter dargestelltes Pumpenrad einer Hochdruckpumpe überträgt. - Prinzipiell sind auch Lösungen mit fettgefülltem Dämpfer möglich.
-
- 1
- Triebrad
- 2
- Nockenwelle
- 3
- Nabe
- 4
- Halbschale
- 5
- Halbschale
- 6
- Bogenfederkanal
- 7
- Bogenfeder
- 8
- Tellerfeder
- 9
- Mitnehmerscheibe
- 10
- Gleitlager
- 11
- Vorsprung
- 12
- Ausnehmung
- 13
- Reibring
- 14
- Stützscheibe
- 15
- Axialschraube
- 16
- Zahnriemenverzahnung
- 17
- Unterlegscheibe
- 18
- Fortsätze
Claims (18)
- Triebrad zum Antreiben eines Nebenaggregates einer Brennkraftmaschine eines Fahrzeuges mit einer Dämpfungseinrichtung, wobei das Triebrad mit einer Welle gekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfungseinrichtung zumindest einen ohne Schmiermittel arbeitenden Torsionsschwingungs-Dämpfer umfasst.
- Triebrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Dämpfer einen Dämpferkäfig zur Aufnahme von zumindest einem Federspeicher aufweist, wobei der Dämpferkäfig aus einem zumindest einen Trockenschmierstoff enthaltenden Werkstoff gefertigt ist.
- Triebrad nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Werkstoff ein faserverstärkter Kunststoff vorgesehen ist.
- Triebrad nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoff auf der Basis eines Polyamids gebildet ist.
- Triebrad nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Dämpferkäfig mehrere über den Umfang des Triebrades (
1 ) verteilt angeordnete Bogenfederkanäle (6 ) aufweist, in denen jeweils eine Bogenfeder (7 ) als Federspeicher geführt ist. - Triebrad nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Dämpferkäfig eine die Reibungsdämpfung definierende Tellerfeder (
8 ) aufweist, welche axial an den Bogenfederkanälen (5 ,6 ) anliegt. - Triebrad nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Tellerfeder (
8 ) mehrere radial abstehende Fortsätze (18 ) aufweist, welche in dem jeweiligen Bogenfederkanal (6 ) als Verdrehsicherung eingreift. - Triebrad nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Dämpferkäfig aus zwei korrespondierenden Halbschalenelementen (
4 ,5 ) gebildet ist. - Triebrad nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mitnehmerscheibe (
9 ) des Triebrades (1 ) über eine Nabe (3 ) an eine Nockenwelle (2 ) zum Antrieb einer Hochdruckpumpe eines Kraftstoffeinspritzsystems des Fahrzeuges befestigt ist, wobei die Nabe (3 ) und die Mitnehmerscheibe (9 ) über den Dämpfer gekoppelt sind. - Triebrad nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Nabe (
3 ) Anschlagbereiche aufweist, so dass ein vorbestimmter Verdrehwinkel zur Schwingungsdämpfung zwischen der Nabe (3 ) und der Mitnehmerscheibe (9 ) definiert ist. - Triebrad nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlagbereiche der Nabe (
3 ) als axial vorstehende Vorsprünge (11 ) ausgebildet sind, welche jeweils in korrespondierenden Ausnehmungen (12 ) des Dämpferkäfigs aufgenommen sind und die Bogenfederverdrehwinkel begrenzen. - Triebrad nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Dämpferkäfig mit seinen Halbschalenelementen (
4 ,5 ) zwischen der Nabe (3 ) und der Mitnehmerscheibe (9 ) formschlüssig in dem Triebsrad (1 ) eingepresst ist. - Triebrad nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Nabe (
3 ) einen Kegelsitz aufweist und mit einem Ende der Nockenwelle (2 ) drehfest verschraubt ist. - Triebrad nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass als Verschraubung eine Axialschraube (
15 ) zur axialen Befestigung vorgesehen ist. - Triebrad nach einem der Ansprüche 8 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Nabe (
3 ) und die Mitnehmerscheibe (9 ) über ein Gleitlager (10 ) verdrehbar gelagert sind. - Triebrad nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass als Gleitlager (
10 ) ein Mehrstoffgleitlager vorgesehen ist, welches in die Mitnehmerscheibe (9 ) eingepresst ist. - Triebrad nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Triebrad (
1 ) eine Verzahnung (16 ) für einen Zahnriemen- oder einen Kettenantrieb aufweist. - Triebrad nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Triebrad (
1 ) als Zahnrad ausgebildet ist, welches mit einem Zahnrad eines Pumpenrades gekoppelt ist.
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