DE102008023206A1

DE102008023206A1 - Riementrieb für Nebenaggregate sowie Riementriebkupplung

Info

Publication number: DE102008023206A1
Application number: DE200810023206
Authority: DE
Inventors: Rüdiger Dipl.-Ing. Henze
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2008-05-10
Filing date: 2008-05-10
Publication date: 2009-01-22

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Riementrieb für Nebenaggregate einer Brennkraftmaschine sowie eine Riementriebkupplung. Um durch den Antrieb von Nebenaggregaten einer Brennkraftmaschine verursachte Verlustleistungen und den damit verbundenen Energieverbrauch zu verringern, ist gemäß der Erfindung vorgesehen, dass die Kupplung als Schlingenfederkupplung (128) ausgebildet ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Riementrieb für Nebenaggregate einer Brennkraftmaschine sowie eine Riementriebkupplung.
In der Praxis sind Riementriebe für Nebenaggregate einer Brennkraftmaschine bekannt, bei denen ein Antriebsrad über einen Treibriemen ein Abtriebsrad antreibt. Das Antriebsrad ist dabei mit einem Stirntrieb oder einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine verbunden. Bei einem als Wasserpumpe ausgebildeten Nebenaggregat ist das Abtriebsrad des Riementriebs, das das Nebenaggregat antreibt, ständig über den Treibriemen angetrieben. Dagegen sind als Klimakompressoren ausgebildete Nebenaggregate durch Einscheiben-Reib-Magnetkupplungen kuppelbar ausgeführt. Aus der Praxis ist ferner bekannt, für einen als Nebenaggregat vorgesehenen Lüfter eine Visco-Kupplung zu verwenden.
Neben den genannten Einscheiben-Reib-Magnetkupplungen und Visco-Kupplungen sind als Kupplungen für einen Antriebsstrang auch Schlingenfederkupplungen bekannt. Eine solche Schlingenfederkupplung ist in der DE 198 02 251 A1 beschrieben.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunden, die durch den Antrieb von Nebenaggregaten einer Brennkraftmaschine verursachten Verlustleistungen und den damit verbundenen Energieverbrauch zu verringern.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit den Merkmalen der Ansprüche 1 bzw. 9.
Gemäß der Erfindung ist bei einem Riementrieb für Nebenaggregate einer Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 vorgesehen, dass eine Kupplung für ein Abtriebsrad als Schlingenfederkupplung ausgebildet ist. Mit einer solchen Schlingenfederkupplung können bei einem vergleichsweise kleinen Bauraum und Gewicht hohe Drehmomente übertragen werden, so dass sich eine solche Kupplung in vorhandene Riementriebe einfach integrieren lässt. Damit ist es möglich, Nebenaggregate abzuschalten, wenn diese nicht benötigt werden, so dass die durch den Riementrieb verursachten Verlustleistungen reduziert und der Energieverbrauch gesenkt werden können.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die Schlingenfederkupplung elektrisch betätigt. Eine elektrisch betätigte Schlingenfederkupplung lässt sich besonders einfach ansteuern.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist der Riementrieb einen elektrisch betätigten Schaltmagnet, insbesondere eine elektrisch betätigte Schaltspule auf, mit welcher ein Kupplungseingriff gegen eine Federkraft einer Schlingenfeder herstellbar ist. Gemäß dieser besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist also die Kupplung in ihrem passiven Zustand geöffnet, sodass eine Leistung über den Riementrieb im passiven Zustand nicht abfließt. Aus Gründen der Funktionssicherheit kann dieses Prinzip auch umgekehrt werden, so dass bei Funktionsstörung der elektrischen Versorgung (Schaltung) die Kupplung geschlossen ist. Eine solche Ausgestaltung ist insbesondere für als Klimakompressor ausgebildete Nebenaggregate vorteilhaft, denn solche Klimakompressoren weisen eine hohe Leistungsaufnahme auf, durch die ein Riementrieb nicht unbeabsichtigt belastet werden sollte.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist eine mit dem Schaltmagnet zusammenwirkende Ankerscheibe vorgesehen, die auf einer Welle des Nebenaggregats gelagert ist. Eine solche Ausgestaltung ist besonders kompakt und leistungsfähig.
Ein besonders einfacherer Aufbau ergibt sich, wenn – wie gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen – die Welle des Nebenaggregats an dem Nebenaggregat gelagert ist. Dies gilt insbesondere, wenn – wie gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen – an der Schaltspule eine Lageranordnung zur Lagerung eines Abtriebsrades angeordnet ist.
Die mit dem erfindungsgemäßen Riementrieb angetriebenen Nebenaggregate sind vorzugsweise eine Wasserpumpe und/oder eine Lenkhilfepumpe und/oder ein Klimakompressor und/oder eine Fahrwerkspumpe. Wenn der Riementrieb als Nebenaggregat eine Wasserpumpe aufweist, wird durch die Kupplung die Möglichkeit geschaffen, durch ein Abstellen der Wasserpumpe im Kaltstart ein schnelleres Aufheizen des Motors zu bewirken. Das schnellere Erreichen der Betriebstemperatur führt zu geringeren Reibungsverlusten und einer effizienteren und emissionsreduzierten Verbrennung in der Warmlaufphase. Wenn das Nebenaggregat eine Wasserpumpe ist und deren Welle für das Abtriebsrad und die Schaltspule den zentralen Bezug bildet, kann die Schlingenfederkupplung als in die Wasserpumpe integriert bezeichnet werden, wodurch sich eine vereinfachte Montage des Riementriebs ergibt.
Die Vorteile der Erfindung werden im Kern durch eine Riementriebkupplung erreicht, so dass auch für eine Riementriebkupplung, die zur Kupplung der Welle mit dem Abtriebsrad eine Schlingenfeder aufweist, Schutz beansprucht wird. Hinsichtlich der Wirkungsweisen und Vorteile, die mit einer solchen Riementriebkupplung und deren bevorzugten Ausgestaltungen verbunden sind, wird auf die Beschreibung des Riementriebs und dessen bevorzugter Ausgestaltungen ausdrücklich Bezug genommen und verwiesen.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung im Zusammenhang mit den Zeichnungen.
Dabei zeigen:
1 Eine besonders bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Riementriebs, und
2 eine besonders bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Riementriebkupplung.
Der in 1 gezeigte Riementrieb 100 gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist als Keilriementrieb zum Antrieb einer Wasserpumpe 102 einer Brennkraftmaschine 104 ausgebildet. Der Riementrieb 100 weist ein Antriebsrad 106 auf, welches auf einer Kurbelwelle 108 der Brennkraftmaschine 104 sitzt. Über einen Keilriemen 110 des Riementriebs 100 wird ein Abtriebsrad 112 der Wasserpumpe 102 angetrieben.
In 2 ist die Wasserpumpe 102 in 1 mit dem diese antreibenden Abtriebsrad 112 in einem Schnitt im Detail gezeigt. Der Keilriemen ist dabei der Einfachheit halber weggelassen.
Die Wasserpumpe 102 weist ein Gehäuse 114 auf, welches über eine Riemenspannvorrichtung (nicht gezeigt) relativ zu der Kurbelwelle 108 festlegbar ist. An dem Gehäuse 114 ist eine Welle 116 gelagert, welche ein Laufrad 118 der Wasserpumpe 102 antreibt. Die Welle 116 ist mittels einer Dichtung 120 gegenüber dem Gehäuse 114 abgedichtet.
An einer Außenseite 122 des Gehäuses 114 ist über eine Anschlussstruktur 124 eine Schaltspule 126 angeschlossen, welche Teil einer Schlingenfederkupplung 128 ist. Die Schaltspule 126 ist rohrartig ausgebildet und trägt mit ihrer äußeren Umfangsfläche 130 eine aus einem ersten und einem zweiten Kugellager 132, 134 bestehende Lageranordnung 136, wobei die Lageranordnung 136 das Abtriebsrad 112, welches global betrachtet topftartig ausgebildet ist, lagert.
Die Welle 116 ist gegenüber dem Gehäuse 114 einerseits mittels eines in einer Gehäusebohrung 138 sitzenden ersten Lagers 140 und andererseits über ein in dem Abtriebsrad 112 ausgebildetes Gleitlager 142 gelagert.
Auf der Welle 116, die eine Wellenschulter 144 aufweist, sitzt eine schraubenförmig ausgebildete Schlingenfeder 146, welche an ihrer ersten Stirnseite 148 mit dem Abtriebsrad 112 verdrehfest verbunden ist. Die zweite Stirnseite 150 der Schlingenfeder 146 ist mit einer Ankerscheibe 152 verbunden, wobei diese Ankerscheibe 152 mit der Schaltspule 126 derart zusammenwirkt, dass bei einer Bestromung der Schaltspule 126 die Ankerscheibe 152 gegen die Wellenschulter 144 gezogen wird. Dadurch gelangt die Schlingenfeder 146 an einer Kupplungsfläche 154 der Welle 116 in eine reibschlüssige Anlage, sodass das Abtriebsrad 112 die Welle 116 mitnimmt und dadurch das Laufrad 118 antreibt.
Wird die Bestromung abgeschaltet, zieht sich die Schlingenfeder 146 in Achsrichtung zusammen, wobei sie von der Kupplungsfläche 154 abhebt. Dadurch werden die Welle 116 und das Laufrad 118 antriebslos.
Mit der besonders bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Riemenantriebs und einer erfindungsgemäßen Riementriebkupplung können hohe Drehmomente bei kleinem Bauraum und Gewicht übertragen werden. Insbesondere die bevorzugte Ausführungsform hat dabei den Vorteil einer geringen Leistungsaufnahme beim Schalten wie auch im geschalteten Zustand.
Alternativ zu der in dem Ausführungsbeispiel gezeigten elektrischen Betätigung ist im Rahmen der Erfindung auch eine mechanische, auch elektromechanische, hydraulische oder pneumatische Betätigung der Schlingenfederkupplung möglich.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 19802251 A1 [0003]

Claims

Riementrieb für Nebenaggregate einer Brennkraftmaschine (104), mit einem Antriebsrad (106), mindestens einem Abtriebsrad (112) und einen Treibriemen, wobei an dem Abtriebsrad (112) eine Kupplung vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplung als Schlingenfederkupplung (128) ausgebildet ist.
Riementrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlingenfederkupplung (128) elektrisch betätigt ist.
Riementrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein elektrisch betätigter Schaltmagnet, insbesondere eine elektrisch betätigte Schaltspule (126) vorgesehen ist, mit welcher ein Kupplungseingriff gegen eine Federkraft der Schlingenfeder (146) herstellbar ist.
Riementrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine mit dem Schaltmagnet zusammenwirkende Ankerscheibe (152) vorgesehen ist, die auf einer Welle (116) eines Nebenaggregats gelagert ist.
Riementrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle (116) des Nebenaggregats an dem Nebenaggregat gelagert ist.
Riementrieb nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass an der Schaltspule (126) eine Lageranordnung (136) zur Lagerung eines Abtriebsrades (112) angeordnet ist.
Riementrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Nebenaggregat eine Wasserpumpe (102) oder eine Lenkhilfspumpe oder ein Klimakompressor oder eine Fahrwerkspumpe ist.
Riementrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Treibriemen als Keil- oder Zahnriemen (110) ausgebildet ist.
Riementriebkupplung, mit einer Welle (116) und einem mit dieser Welle kuppelbaren Abtriebsrad (112), dadurch gekennzeichnet, dass zur Kupplung der Welle (116) mit dem Abtriebsrad (112) eine Schlingenfeder (146) vorgesehen ist.
Riementriebkupplung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlingenfeder (146) elektrisch betätigt ist.
Riementriebkupplung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein elektrisch betätigter Schaltmagnet, insbesondere eine elektrisch betätigte Schaltspule (126) vorgesehen ist, mit welcher ein Kupplungseingriff gegen eine Federkraft der Schlingenfeder (146) herstellbar ist.
Riementriebkupplung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaltmagnet eine Ankerscheibe (152) aufweist, die auf einer Welle (116) eines Nebenaggregats gelagert ist.
Riementriebkupplung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle (116) des Nebenaggregats an dem Nebenaggregat gelagert ist.
Riementriebkupplung nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass an der Schaltspule (126) eine Lageranordnung (136) zur Lagerung des Abtriebsrades (112) angeordnet ist.