DE102016108645B4

DE102016108645B4 - Riemenscheibe

Info

Publication number: DE102016108645B4
Application number: DE102016108645.2A
Authority: DE
Inventors: Arndt Rodenbach; Patrick Capelle; Michael Berger
Original assignee: Vibracoustic SE
Current assignee: Vibracoustic SE
Priority date: 2016-05-10
Filing date: 2016-05-10
Publication date: 2018-01-04
Anticipated expiration: 2036-05-11
Also published as: DE102016108645A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Riemenscheibe (10) zur Übertragung einer Rotationsbewegung von einer Welle auf einen Riemen, umfassend ein erstes Element (12) zur Verbindung mit der Welle, ein zweites Element (14) zur Kopplung mit dem Riemen, eine elastische Kopplungseinrichtung (16), der zwischen dem ersten Element (12) und dem zweiten Element (14) angeordnet ist, und eine Entkopplungseinrichtung (18a, 18b), der zwischen dem ersten Element (12) und dem zweiten Element (14) angeordnet ist, wobei die Entkopplungseinrichtung (18a, 18b) ausgebildet ist, in einem ersten Winkelbereich (α) eine Rotationsbewegung aufzunehmen und in einem zweiten Winkelbereich die Rotationsbewegung von dem ersten Element (12) auf das zweite Element (14) zu übertragen.

Description

Der Erfindung betrifft eine Riemenscheibe zur Übertragung einer Rotationsbewegung von einer Welle auf einen Riemen, wobei die Riemenscheibe ein erstes Element zur Verbindung mit dem Riemen, ein zweites Element zur Kopplung mit der Welle und eine elastische Kopplungseinrichtung aufweist, die zwischen dem ersten Element und dem zweiten Element angeordnet ist.
Riemenscheiben werden verwendet, um eine Rotationsbewegung einer Welle auf einen Riemen zu übertragen, sodass die Rotationsbewegung der Welle auf eine weitere Welle übertragen werden kann. Es ist bekannt Riemenscheiben mit elastischen Elementen auszustatten, welche die Übertragung von Torsionsschwingungen der Welle auf den Riemen abschwächen oder verhindern sollen. Auf diese Weise gelingt eine gewisse Entkopplung des Riemens von der Welle.
DE 602 05 242 T2 zeigt eine Vorrichtung zur Isolation von Drehmomentschwingungen in einer Drehantriebswelle auf. DE 11 2014 005 217 T5 offenbart eine Entkopplungseinrichtung mit Freilauf und Riemenstart-Fähigkeit. Dazu weist die Entkopplungseinrichtung eine Ein-Wege-Kupplung in Form von Rollengesperre auf. DE 43 22 710 A1 offenbart ein Riemenscheibenabkopplungssystem für Kolbenmotoren. Eine Riemenscheibe ist dazu mit einer Nabe über ein Wälzlager und ein Gummisegment verbunden, so dass sich die Riemenscheibe gegenüber der Nabe torsional bewegen kann. Zur Begrenzung der torsionalen Beweglichkeit ist ein Endanschlag vorgesehen.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Riemenscheibe vorzusehen, bei der die Übertragung von Torsionsschwingungen von einer Welle auf einen Riemen besser verhindert werden kann, wobei insbesondere gleichzeitig hohe Momente (Rotationsbewegung) übertragen werden kann.
Die Aufgabe wird durch die Riemenscheibe gemäß Anspruch 1 gelöst.
Die abhängigen Ansprüche beschreiben bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung.
Die Erfindung schafft eine Riemenscheibe zur Übertragung einer Rotationsbewegung von einer Welle auf einen Riemen. Die Riemenscheibe umfasst ein erstes Element zur Verbindung mit dem Riemen, ein zweites Element zur Kopplung mit der Welle, eine elastische Kopplungseinrichtung und eine Entkopplungseinrichtung. Die elastische Kopplungseinrichtung ist zwischen dem ersten Element und dem zweiten Element angeordnet und die Entkopplungseinrichtung ist ebenso zwischen dem ersten Element und dem zweiten Element angeordnet. Die Entkopplungseinrichtung ist ausgebildet, in einem ersten Winkelbereich eine Rotationsbewegung aufzunehmen und in einem zweiten Winkelbereich die Rotationsbewegung von dem ersten Element auf das zweite Element zu übertragen. Die elastische Kopplungseinrichtung und die Entkopplungseinrichtung sind in Reihe zwischen dem ersten Element und dem zweiten Element geschaltet.
Die Riemenscheibe kann beispielsweise eine Keilriemenscheibe sein und dient insbesondere zur Übertragung von hohen Momenten. Die Welle ist beispielsweise eine Motorwelle oder eine Kardanwelle. Das erste Element dient insbesondere zur Übertragung der Rotationsbewegung der Riemenscheibe auf den Riemen. Beispielsweise weist das erste Element Keilrippen auf, die in Keilrippen des Riemens eingreifen. Die Riemenscheibe kann somit als Keilriemenscheibe ausbildet sein. Das zweite Element ist insbesondere an der Welle befestigt, beispielsweise mittels Bolzen oder anderen starren Befestigungsmitteln. Das erste Element ist insbesondere koaxial zu dem zweiten Element angeordnet.
Die elastische Kopplungseinrichtung ist zwischen dem ersten Element und dem zweiten Element angeordnet, sodass die elastische Kopplungseinrichtung eine Rotationsbewegung des zweiten Elements auf das erste Element oder umgekehrt übertragen kann. Insbesondere ist die elastische Kopplungseinrichtung an dem ersten Element und/oder dem zweiten Element befestigt. Die elastische Kopplungseinrichtung kann Gummi, natürlichen oder synthetisierten Kautschuk umfassen. Insbesondere umfasst die elastische Kopplungseinrichtung Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk (EPDM). Vorzugsweise ist die elastische Kopplungseinrichtung ausgebildet, sich in eine Rotationsrichtung des ersten Elements oder des zweiten Elements elastisch zu verformen. Mit Hilfe der elastischen Kopplungseinrichtung ist es somit möglich, Torsionsschwingungen, die von der Welle auf das zweite Element übertragen werden, zu einem gewissen Maße von der Weiterleitung an das erste Element und damit auf den Riemen zu reduzieren oder zu verhindern. Die elastische Kopplungseinrichtung ist insbesondere als ein Ring ausgebildet, der zwischen dem ersten Element und dem zweiten Element angeordnet ist.
Die Entkopplungseinrichtung ist ebenfalls zwischen dem ersten Element und dem zweiten Element vorgesehen. Insbesondere ist die Entkopplungseinrichtung an dem ersten Element oder an dem zweiten Element befestigt. Die Entkopplungseinrichtung ist derart ausgebildet, dass über einen gewissen Winkelbereich, insbesondere einen Grad der Rotation des ersten Elements gegenüber dem zweiten Element oder umgekehrt, die Entkopplungseinrichtung eine Rotation des ersten Elements gegenüber dem zweiten Element nicht überträgt. Dies bedeutet, dass die Entkopplungseinrichtung eine Relativdrehung des ersten Elements gegenüber dem zweiten Element in dem ersten Winkelbereich zulässt.
Erreicht die Relativdrehung des ersten Elements gegenüber dem zweiten Element den zweiten Winkelbereich, wird die Rotation des ersten Elements gegenüber dem zweiten Element, insbesondere komplett, übertragen. Der zweite Winkelbereich schließt sich insbesondere unmittelbar an den ersten Winkelbereich an, so dass die Relativdrehung des ersten Elements gegenüber dem zweiten Element übertragen wird, sobald die Relativdrehung des ersten Elements gegenüber dem zweiten Element den ersten Winkelbereich verlässt. Bei einer koaxialen progressiven Anordnung kann ein harter Übergang zwischen dem ersten und zweiten Winkelbereich vermieden werden. Der erste Winkelbereich und/oder der zweite Winkelbereich werden vorzugsweise gegenüber einer Normallage bestimmt, in der keine Kraft zur Drehung des ersten Elements gegenüber dem zweiten Element vorliegt.
Die Entkopplungseinrichtung kann in den ersten Winkelbereich als ein Freilauf aufgefasst werden, der eine Relativdrehung des ersten Elements gegenüber dem zweiten Element ermöglicht. Der Freilauf kann in ein oder in beide Drehrichtungen der Welle vorgesehen sein. Erreicht die Relativverdrehung des ersten Elements gegenüber dem zweiten Element den zweiten Winkelbereich, wird die Drehbewegung des ersten Elements auf das zweite Element übertragen, oder umgekehrt. Insbesondere wird der erste Winkelbereich derart gewählt, dass Torsionsschwingungen der Welle eine Amplitude haben, die noch im ersten Winkelbereich liegen. Somit kann mit Hilfe der Entkopplungseinrichtung erreicht werden, dass Torsionsschwingungen nicht von dem zweiten Element auf das erste Element übertragen werden, da in dem ersten Winkelbereich die Freilaufeigenschaften der Entkopplungseinrichtung greifen. Somit kann eine besonders gute Entkopplung erreicht werden. In Verbindung mit der elastischen Kopplungseinrichtung lässt sich somit eine besonders gute Entkopplung des ersten Elements von dem zweiten Element erreichen.
Es ist bevorzugt, dass die Entkopplungseinrichtung ein Eingangsbauteil und ein Ausgangsbauteil umfasst, wobei das Eingangsbauteil wenigstens einen ersten Anschlag und das Ausgangsbauteil wenigstens einen zweiten Anschlag aufweist, wobei der erste Anschlag und der zweite Anschlag derart angeordnet sind, dass sich das Ausgangsbauteil gegenüber dem Eingangsbauteil in dem ersten Winkelbereich bewegen kann und der erste Anschlag die Rotationsbewegung des Eingangsbauteils auf den zweiten Anschlag übertragt.
Das Eingangsbauteil ist insbesondere an dem Element angeordnet, von welchem die Rotationskraft übertragen werden soll. Wird beispielsweise der Riemen von der Welle angetrieben, so ist das Eingangsbauteil auf dem zweiten Element angeordnet. Das Eingangsbauteil ist somit vorzugsweise an dem einen des ersten oder zweiten Elements befestigt, während das Ausgangsbauteil an dem anderen des ersten und zweiten Elements befestigt ist.
Der erste Anschlag und der zweite Anschlag wirken insbesondere derart miteinander, dass ein Kraftfluss zwischen dem ersten Element und dem zweiten Element hergestellt ist, wenn sich der erste Anschlag und der zweite Anschlag im Anschlag befinden. Der erste Anschlag und der zweite Anschlag sind insbesondere in der Normallage derart weit voneinander entfernt, dass sich das Eingangsbauteil gegenüber dem Ausgangsbauteil um den ersten Winkelbereich drehen kann. In dem zweiten Winkelbereich wird dann vorzugsweise ein Kraftfluss zwischen dem ersten Anschlag und dem zweiten Anschlag hergestellt.
Vorzugsweise werden mehrere erste Anschläge und mehrere zweite Anschläge an der Entkopplungseinrichtung vorgesehen, welche insbesondere gleichmäßig in Umfangsrichtung verteilt sind. Beispielsweise können drei erste Anschläge vorgesehen sein, die jeweils um 120° voneinander beabstandet sind. In diesem Fall sind ebenfalls drei zweite Anschläge vorgesehen, welche wiederum um 120° voneinander beabstandet sind. In der Normallage sind die jeweils ersten Anschläge beispielsweise um 30° von den jeweils zweiten Anschlägen beabstandet. Somit kann der erste Winkelbereich 30° umfassen.
Das Vorsehen des ersten Anschlags und des zweiten Anschlags stellt eine besondere, einfache Ausführungsform zur Bereitstellung der Entkopplungseinrichtung dar.
Es ist bevorzugt, dass das Eingangsbauteil koaxial zu dem Ausgangsbauteil angeordnet ist und das Ausgangsbauteil durch wenigstens ein Rollenkörper an dem Eingangsbauteil drehbar gestützt ist.
Das Eingangsbauteil und das Ausgangsbauteil sind insbesondere koaxial zu der Welle angeordnet. Eine Relativdrehung des Ausgangsbauteils gegenüber dem Eingangsbauteils, was einer Relativdrehung des ersten Elements gegenüber dem zweiten Element entspricht, kann somit durch den Rollenkörper gestützt werden.
Der Rollenkörper kann als Zylinder oder Kugel ausgebildet sein, der zwischen dem Eingangsbauteil und dem Ausgangsbauteil angeordnet ist. Der Rollenkörper kann starr oder elastisch ausgebildet sein. Vorzugsweise sind mehrere Rollenkörper zwischen dem Eingangsbauteil und dem Ausgangsbauteil vorgesehen, so dass bevorzugt das Eingangsbauteil gegenüber dem Ausgangsbauteil gedreht wird, jedoch keine laterale Verschiebung möglich ist, so dass das Eingangsbauteil stets koaxial zu dem Ausgangsbauteil ist.
Es ist bevorzugt, dass der Rollenkörper in einem Raum zwischen einer radialen Außenseite des Ausgangsbauteils, einer radialen Innenseite des Ausgangsbauteils, dem ersten Anschlag und dem zweiten Anschlag vorgesehen ist.
Die radiale Außenseite des Eingangsbauteils und radiale Innenseite des Ausgangsbauteils sind insbesondere glatt ausgebildet, sodass der Rollenkörper, insbesondere reibungsarm, daran abrollen kann. Da der Rollenkörper zwischen dem ersten Anschlag und dem zweiten Anschlag vorgesehen ist, wird die Kraft von dem ersten Anschlag über den Rollenkörper auf den zweiten Anschlag oder umgekehrt übertragen. Falls der Rollenkörper und/oder die Anschläge elastisch ausgebildet ist, kann die Wucht des Anschlags gedämpft werden.
Bevorzugter Vorteil dieser Ausführungsform ist, dass der Rollenkörper zum Abstützen des Ausgangsbauteils an dem Eingangsbauteil und gleichzeitig zur Übertragung beziehungsweise Dämpfung der Kraft von dem ersten Anschlag auf den zweiten Anschlag beiträgt.
Es ist bevorzugt, dass der Abstand zwischen der radialen Außenseite des Eingangsbauteils und der radialen Innenseite des Ausgangsbauteils in Umfangsrichtung konstant ist.
Dies hat den bevorzugten Vorteil, dass sich der Rollenkörper frei zwischen dem ersten Anschlag und dem zweiten Anschlag bewegen kann, sodass die Kraft die benötigt wird, das Eingangsbauteil gegenüber dem Ausgangsbauteil im ersten Winkelbereich zu drehen, gering ist und insbesondere konstant bleibt. Eine Zunahme der Kraft zur Bewegung des Eingangsbauteils gegenüber dem Ausgangsbauteil kann in dieser Ausführungsform vermieden werden.
In einer weiteren Ausführungsform kann der Abstand zwischen der radialen Außenseite des Eingangsbauteils und der radialen Innenseite des Ausgangsbauteils in Umfangsrichtung bis zum Anschlag degressiv verlaufen, wodurch insbesondere eine definierte Normallage der Anordnung des Rollenkörpers zwischen den Anschlägen bereitgestellt werden kann. Auf diese Weise lässt sich vorzugsweise ein weicher Übergang zwischen dem ersten Winkelbereich und dem zweiten Winkelbereich erreichen. Insbesondere nimmt der Abstand zwischen der radialen Außenseite des Eingangsbauteils und der radialen Innenseite des Ausgangsbauteils in Umfangsrichtung von der Normallage jeweils in Richtung der benachbarten Anschläge ab. Damit lässt insbesondere auch die Anschlagsgeschwindigkeit des Rollenkörpers zu reduzieren.
Es ist bevorzugt, dass der erste Anschlag und der zweite Anschlag jeweils eine Anschlagsfläche aufweisen, wobei die Anschlagsfläche entsprechend dem Rollenkörper gekrümmt ist.
Beispielsweise ist die Anschlagsfläche wenigstens bereichsweise derart geformt, dass der Rollenkörper an dem Anschlag in diesem Bereich direkt anliegen kann. Auf diese Weise lässt sich insbesondere die Fläche zur Übertragung der Kraft von dem ersten Anschlag und/oder dem zweiten Anschlag auf den Rollenkörper oder umgekehrt erhöhen. Insbesondere ist die Kraftübertragung von dem ersten und/oder zweiten Rollenkörper oder umgekehrt über eine größere Fläche verteilt, sodass Kraftspitzen vermieden werden können. Dies erhöht insbesondere die Lebensdauer des ersten und/oder zweiten Anschlags sowie des Rollenkörpers. Darüber hinaus ermöglicht die Krümmung der Anschlagsfläche, eine Dämpfung bereitzustellen, um die Anschlagsgeschwindigkeit des Rollenkörpers zu reduzieren.
Es wird bevorzugt, dass die Anschlagsfläche eines des ersten Anschlags oder des zweiten Anschlags gegenüber der radialen Richtung der Riemenscheibe in Richtung des Rollenkörpers vorsteht und dass die Anschlagsfläche des anderen des ersten Anschlags und des zweiten Anschlags gegenüber der radialen Richtung der Riemenscheibe in Richtung des Rollenkörpers zurücksteht.
Die radiale Richtung wird insbesondere von der Drehachse der Welle, des ersten Elements oder des zweiten Elements radial nach außen festgelegt. Durch das Vorstehen des einen Anschlags und das Rückstehen des anderen Anschlags gegenüber der radialen Richtung wird der Rollenkörper insbesondere komprimiert, ehe er voll an dem ersten und zweiten Anschlag anliegt. Auf diese Weise lässt sich insbesondere die Wucht des Aufpralls des Rollenkörpers an dem ersten und/oder zweiten Anschlag abfedern, sodass Spannungsspitzen vermieden werden können.
Es ist bevorzugt, dass der Rollenkörper an dem Eingangsbauteil oder dem Ausgangsbauteil gestützt ist.
Insbesondere ist der Rollenkörper drehbar an dem Eingangsbauteil oder dem Ausgangsbauteil gelagert. Die Stützung des Rollenkörpers an dem Eingangsbauteil oder dem Ausgangsbauteil dient insbesondere dazu, dass der Rollenkörper den Raum zwischen dem Eingangsbauteil und dem Ausgangsbauteil nicht verlässt und/oder die Ausrichtung des Rollenkörpers stets optimal bleibt. Dazu kann an dem Eingangsbauteil oder dem Ausgangsbauteil ein Vorsprung vorgesehen sein, an dem der Rollenkörper drehbar gestützt ist.
Es ist bevorzugt, dass die Riemenscheibe eine erste Entkopplungseinrichtung, die ausgebildet ist, in einer ersten Rotationsrichtung in dem ersten Winkelbereich eine Rotationsbewegung aufzunehmen und in dem zweiten Winkelbereich die Rotationsbewegung zu übertragen, und eine zweite Entkopplungseinrichtung umfasst, die ausgebreitet ist, in einer zu der ersten Rotationsrichtung entgegengesetzten zweiten Rotationsrichtung in dem ersten Winkelbereich eine Rotationsbewegung aufzunehmen und in den zweiten Winkelbereich die Rotationsbewegung zu übertragen.
Vorzugsweise ist die erste Entkopplungseinrichtung bis auf die Rotationsrichtung, in welche Kraft übertragen wird, identisch zu der zweiten Entkopplungseinrichtung ausgebildet. Durch das Vorsehen von zwei Entkopplungseinrichtungen kann bevorzugt erreicht werden, dass jede der Entkopplungseinrichtungen für eine Rotationsrichtung zur Entkopplung beziehungsweise Übertragung der Relativdrehung des ersten Elements zu dem zweiten Element ausgebildet ist. Somit lässt sich insbesondere eine Entkopplung in beide Rotationsrichtungen erreichen.
Wenn die elastische Kopplungseinrichtung und die Entkopplungseinrichtung in Reihe geschaltet sind, ist die elastische Kopplungseinrichtung insbesondere an der Entkopplungseinrichtung befestigt. In diesem Fall wird bei einer Relativdrehung des ersten Elements gegenüber dem zweiten Element zunächst keine Rotation übertragen, solange die Relativdrehung in dem ersten Winkelbereich ist. Erreicht die Relativdrehung den zweiten Winkelbereich wird die Kraft zur Drehung des ersten Elements gegenüber dem zweiten Element von der Entkopplungseinrichtung auf die elastische Kopplungseinrichtung übertragen, sodass zunächst die elastische Kopplungseinrichtung verformt wird. Dies bedeutet insbesondere, dass im ersten Winkelbereich eine Kurve, welche die Kraftübertragung in Abhängigkeit von der Relativdrehung angibt, flach ist, und dann gemäß der Dehnungskurve der elastischen Kopplungseinrichtung ansteigt.
In dem Fall, in dem die elastische Kopplungseinrichtung und die Entkopplungseinrichtung parallel geschaltet sind, sind vorzugsweise die elastische Kopplungseinrichtung und die Entkopplungseinrichtung beide sowohl an dem ersten Element als auch an dem zweiten Element befestigt. Eine Relativdrehung des ersten Elements gegenüber dem zweiten Element in dem ersten Winkelbereich wird somit von der Entkopplungseinrichtung nicht übertragen und von der elastischen Kopplungseinrichtung entsprechend ihres elastischen Verhaltens. Zusammen bildet sich somit eine Übertragung aus, die geringer als das elastische Verhalten der Entkopplungseinrichtung ist. Im zweiten Winkelbereich überträgt die Entkopplungseinrichtung die Kraft zur Drehung des ersten Elements gegenüber dem zweiten Element voll und die elastische Kopplungseinrichtung entsprechend seinen elastischen Verhalten. Somit richtet sich die Kraftübertragung in diesem Fall ausschließlich nach dem elastischen Verhalten der Entkopplungseinrichtung.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden in Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen diskutiert. Darin zeigen:
1a bis 1d drei Ausführungsformen einer Riemenscheibe;
2a, 2b zwei Stellungen einer Entkopplungseinrichtung der Riemenscheibe gemäß den 1a bis 1c;
3 einen Querschnitt durch die Entkopplungseinrichtung entlang der Linie I-I von 2a;
4a, 4b eine Draufsicht auf die Entkopplungseinrichtung gemäß den 2a, 2b in verschiedenen Positionen, und
5a, 5b eine vergrößerte Ansicht einer Draufsicht der Entkopplungseinrichtung gemäß den 2a und 2b.
Eine Ausführungsform einer Riemenscheibe 10, sowie sie in 1a gezeigt ist, umfasst ein erstes Element 12, ein zweites Element 14, eine elastische Kopplungseinrichtung 16, eine erste Entkopplungseinrichtungen 18a, eine zweite Entkopplungseinrichtungen 18b und ein Lager 20. Die Riemenscheibe 10 dient zur Übertragung einer Drehbewegung von einer in den Figuren nicht dargestellten Welle auf einen in den Figuren nicht dargestellten Riemen.
Das zweite Element 14 weist eine axiale Ausnehmung 22 auf, in welcher die Welle anliegt. Das zweite Element 14 ist an der Welle befestigt. Das zweite Element 14 weist einen L-förmigen ersten Ast 24 und T-förmigen zweiten Ast 26 auf. Der erste Ast 24 und der zweite Ast 26 sind starr miteinander verbunden. An dem ersten Ast 24 sind die Entkopplungseinrichtungen 18a, 18b befestigt. Die erste Entkopplungseinrichtung 18a und die zweite Entkopplungseinrichtung 18b werden im Folgenden noch eingehend beschrieben. An dem zweiten Ast 26 ist das Lager 20 an einer radialen Innenseite befestigt, so dass der zweite Ast 26 an einer radialen Außenseite des ersten Elements 12 gestützt ist. Das Lager 20 ist als eine reibungsarme Fläche ausgebildet, an dem das erste Element 12 entlang gleiten kann.
Das erste Element 12 hat einen U-förmigen Querschnitt und Keilrippen, mittels welche eine Drehbewegung des ersten Elements 12 auf den Riemen übertragen werden kann. An dem ersten Element 12 ist die elastische Kopplungseinrichtung 16 befestigt. Das erste Element 12 und das zweite Element 14 sind koaxial angeordnet.
Die elastische Kopplungseinrichtung 16 ist als Ring aus EPDM-Kautschuk ausgebildet und zwischen dem ersten Element 12 und den Entkopplungseinrichtungen 18a, 18b angeordnet. Die elastische Kopplungseinrichtung 16 ist an den Entkopplungseinrichtungen 18a, 18b befestigt, so dass die elastische Kopplungseinrichtung 16 und die Entkopplungseinrichtungen 18a, 18b in der in 1a gezeigter Ausführungsform in Reihe geschaltet sind.
Die in 1b gezeigte Ausführungsform der Riemenscheibe 10 unterscheidet sich im Vergleich zu der Riemenscheibe 10 von 1a nur dadurch, dass die Position der elastischen Kopplungseinrichtung 16 und der Entkopplungseinrichtungen 18a, 18b vertauscht sind. Hier ist die elastische Kopplungseinrichtung 16 an dem zweiten Element 14 befestigt, während die Entkopplungseinrichtungen 18a, 18b an dem ersten Element 12 angebracht sind. Auch hier sind die elastische Kopplungseinrichtung 16 und die Entkopplungseinrichtungen 18a, 18b in Reihe zwischen dem ersten Element 12 und dem zweiten Element 14 geschaltet.
Die in 1c gezeigte Ausführungsform zeigt eine Riemenscheibe 10, bei der die elastische Kopplungseinrichtung 16 und die Entkopplungseinrichtungen 18a, 18b parallel geschaltet sind. Die elastische Kopplungseinrichtung 16 ist zwischen dem ersten Element 12 und dem zweiten Element 14 angeordnet, wobei auch die Entkopplungseinrichtungen 18a, 18b zwischen dem ersten Element 12 und dem zweiten Element 14 angeordnet sind.
Die in 1d gezeigte Ausführungsform zeigt eine Riemenscheibe 10, welche mit der in 1c gezeigten Riemenscheibe 10 bis auf die Anordnung des Lagers 20 übereinstimmt. Das Lager 20 ist an einer radialen Außenseite des zweiten Asts 26 befestigt, so dass der zweite Ast 26 an einer radialen Innenseite des ersten Elements 12 gestützt ist. Darüber hinaus ist im Vergleich zu der Riemenscheiben 10 gemäß 1a, 1b und 1c nur eine Entkopplungseinrichtung 18a, 18b vorgesehen. Diese ist analog wie zuvor beschrieben ausgestaltet.
Bezugnehmend auf die 2 bis 5 werden nun die Entkopplungseinrichtungen 18a, 18b beschrieben. Die erste Entkopplungseinrichtung 18a ist identisch zu der zweiten Entkopplungseinrichtung 18b aufgebaut; lediglich die Anordnung ist spiegelverkehrt, sodass die im Folgenden beschriebene Wirkrichtung der Entkopplungseinrichtung 18a entgegengesetzt zu der zweiten Entkopplungseinrichtung 18b ist. Aufgrund der Identität der beiden Entkopplungseinrichtungen 18a, 18b wird im Folgenden nur auf die erste Entkopplungseinrichtung 18a eingegangen. Die Ausführungen gelten jedoch auch für die zweite Entkopplungseinrichtung 18b.
Die erste Entkopplungseinrichtung 18a umfasst ein Eingangsbauteil 30 und ein Ausgangsbauteil 32. Das Eingangsbauteil 30 und das Ausgangsbauteil 32 sind koaxial, insbesondere zu der Welle, angeordnet. Das Eingangsbauteil 30 weist eine radiale Außenseite 34 auf, während das Außenbauteil 32 eine radiale Innenseite 36 aufweist. An dem Eingangsbauteil 30 ist ein erster Anschlag 38 vorgesehen, während an dem Ausgangsbauteil 32 ein zweiter Anschlag 40 vorgesehen ist. Der erste Anschlag 38 steht von der radialen Außenseite 34 in Richtung des Außenbauteils 32 vor. Der zweite Anschlag 40 steht von der radialen Innenseite 36 in Richtung des Eingangsbauteils 30 vor. Die radiale Außenseite 34 und die radiale Innenseite 36 haben in Umfangsrichtung des Entkopplungsbauteils 18a stets den gleichen Abstand.
Der erste Anschlag 38, der zweite Anschlag 40, die radiale Außenseite 34 und die radialen Innenseite 36 schließen einen Raum ein, in dem ein Rollenkörper 42 vorgesehen sind. In der gezeigten Ausführungsform sind vier Rollenkörper 42 und somit vier erste Anschläge 38 und vier zweite Anschläge 40 vorgesehen. Der Rollenkörper 42 kann über die radiale Außenfläche 34 und die radiale Innenfläche 36 rollen. Der Rollenkörper 42 ist elastisch. Das Ausgangsbauteil 32 ist über die Rollenkörper 42 an dem Eingangsbauteil 30 drehbar gelagert.
Der erste Anschlag 38 als auch der zweite Anschlag 40 weisen eine dem Rollenkörper 42 zugewandte Anschlagsfläche auf, die in einen Teilbereich wie der Rollenkörper 42 gekrümmt ist.
In 4b ist eine Normallage dargestellt, wobei die Normallage eine Position des ersten Elements 12 gegenüber dem zweiten Element 14 angibt, indem die elastische Kopplungseinrichtung 16 nicht gedehnt oder komprimiert ist. In der Normallage ist der erste Anschlag 38 von dem zweiten Anschlag 40 in der Umfangsrichtung um einen ersten Winkelbereich α voneinander beabstandet. Innerhalb des ersten Winkelbereichs α kann sich das Eingangsbauteil 30 gegenüber dem Ausgangsbauteil 32 abgesehen von den Reibungskräften frei bewegen. Wird das Eingangsbauteil 30 gegenüber dem Ausgangsbauteil 32 um mehr als der erste Winkelbereich α bewegt, so schlägt der erste Anschlag 38 über den Rollenkörper 42 an dem zweiten Anschlag 40 an. Eine Situation, kurz vor der Berührung des ersten Anschlags 38 über den Rollenkörper 42 an dem zweiten Anschlag 40 ist in 5b gezeigt. Auf der anderen Seite kann sich das Eingangsbauteil 30 von dem Ausgangsbauteil 32 derart bewegen, dass sich der erste Anschlag 38 von dem zweiten Anschlag 40 wegbewegt, sodass eine Situation wie in 4a gezeigt, eintritt, bei der ein Winkel γ zwischen dem ersten Anschlag 38 und dem zweiten Anschlag 40 größer als der Winkel α ist.
Die Funktionsweise der Riemenscheibe 10 wird im Folgenden beschrieben. Dreht sich das erste Element 12 gegenüber dem zweiten Element 14 in eine erste Richtung, bewegt sich bei einer der Entkopplungseinrichtungen 18a, 18b der erste Anschlag 38 auf den zweiten Anschlag 40 zu. In dem anderen der Entkopplungseinrichtungen 18a, 18b bewegt sich der erste Anschlag 38 von dem zweiten Anschlag 40 weg, wie dies in 4a gezeigt ist. Ist die Relativdrehung des ersten Elements 12 gegenüber dem zweiten Element 14 größer als der erste Winkelbereich α, so schlägt der erste Anschlag 38 über den Rollenkörper 42 an dem zweiten Anschlag 40 an. Auf diese Weise wird die Relativbewegung des ersten Elements 12 auf das zweite Element 14 übertragen. Auf der anderen Seite, wenn sich das erste Element 12 in der anderen Rotationsrichtung gegenüber dem zweiten Element 14 dreht, trifft das oben beschriebene Verhalten für die andere Entkopplungseinrichtung 18b auf.
Somit kann auf diese Weise in beide Rotationsrichtungen im ersten Winkelbereich α eine weitgehende Entkopplung erreicht werden, wobei bei einer Relativdrehung des ersten Elements 12 gegenüber dem zweiten Element 14, welcher größer ist als der erste Winkelbereich α ist, die Relativdrehung direkt von dem ersten Element 12 auf das zweite Element 14 oder umgekehrt übertragen wird.
Sind die elastische Kopplungseinrichtung 16 und die Entkopplungseinrichtung 18a, 18b, wie in 1a und 1b in Reihe angerordnet, so ist bei einer Relativdrehung des ersten Elements 12 gegenüber dem zweiten Element 14 in dem ersten Winkelbereich α der durch den ersten Anschlag 38 und den zweiten Anschlag 40 definierten Freilauf maßgebend. Insbesondere trifft nun abgesehen von den Reibungskräften eine komplette Entkopplung des ersten Elements 12 und dem zweiten Elements 14 auf. Ist die Relativdrehung des ersten Elements 12 gegenüber dem zweiten Element 14 größer als der erste Winkelbereich α, so übertragen eine der Entkopplungseinrichtung 18a, 18b die Relativdrehung auf die elastische Kopplungseinrichtung 16, sodass die Übertragung der Kraft von dem ersten Element 12 auf das zweite Element 14 oder umgekehrt durch das elastische Verhalten der elastischen Kopplungseinrichtung 16 bestimmt wird.
Sind die elastische Kopplungseinrichtung 16 und die Entkopplungseinrichtung 18a, 18b parallel geschaltet, so tragen bei einer Relativdrehung des ersten Elements 12 gegenüber dem zweiten Element 14 in dem ersten Winkelbereich α der Freilauf der Entkopplungseinrichtung 18a, 18b sowie das elastische Verhalten der elastischen Kopplungseinrichtung 16 zu dem Übertragungsverhalten bei. Erst wenn die Relativdrehung des ersten Elements 12 gegenüber dem zweiten Element 14 größer als der erste Winkelbereich α ist, ist das elastische Verhalten der elastischen Kopplungseinrichtung 16 maßgebend, da einer der Entkopplungseinrichtungen 18a, 18b die Kraft von dem ersten Element 12 auf das zweite Element 14 direkt überträgt.
Bezugszeichenliste

10: Riemenscheibe
12: erstes Element
14: zweites Element
16: elastische Kopplungseinrichtung
18a: erste Entkopplungseinrichtung
18b: zweite Entkopplungseinrichtung
20: Lager
22: axiale Ausnehmung
24: erster Ast
26: zweiter Ast
30: Eingangsbauteil
32: Ausgangsbauteil
34: radiale Außenseite
36: radiale Innenseite
38: erster Anschlag
40: zweiter Anschlag
42: Rollenkörper
α: erster Winkelbereich

Claims

Riemenscheibe zur Übertragung einer Rotationsbewegung von einer Welle auf einen Riemen, umfassend ein erstes Element (12) zur Verbindung mit dem Riemen, ein zweites Element (14) zur Kopplung mit der Welle, eine elastische Kopplungseinrichtung (16), die zwischen dem ersten Element (12) und dem zweiten Element (14) angeordnet ist, und eine Entkopplungseinrichtung (18a, 18b), die zwischen dem ersten Element (12) und dem zweiten Element (14) angeordnet ist, wobei die Entkopplungseinrichtung (18a, 18b) ausgebildet ist, in einem ersten Winkelbereich (α) eine Rotationsbewegung aufzunehmen und in einem zweiten Winkelbereich die Rotationsbewegung von dem ersten Element (12) auf das zweite Element (14) zu übertragen, und wobei die elastische Kopplungseinrichtung (16) und die Entkopplungseinrichtung (18a, 18b) in Reihe zwischen dem ersten Element (12) und dem zweiten Element (14) geschaltet sind.
Riemenscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Entkopplungseinrichtung (18a, 18b) ein Eingangsbauteil (30) und ein Ausgangsbauteil (32) umfasst, wobei das Eingangsbauteil (30) wenigstens einen ersten Anschlag (38) und das Ausgangsbauteil (32) wenigstens einen zweiten Anschlag (40) aufweist, wobei der erste Anschlag (38) und der zweite Anschlag (40) derart angeordnet sind, dass sich das Ausgangsbauteil (32) gegenüber dem Eingangsbauteil (30) in dem ersten Winkelbereich (α) bewegen kann und der erste Anschlag (38) die Rotationsbewegung des Eingangsbauteils (30) auf den zweiten Anschlag (40) überträgt.
Riemenscheibe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Eingangsbauteil (30) koaxial zu dem Ausgangsbauteil (32) angeordnet ist und das Ausgangsbauteil (32) durch wenigstens einen Rollenkörper (42) an dem Eingangsbauteil (30) gestützt ist.
Riemenscheibe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Rollenkörper (42) in einem Raum zwischen einer radialen Außenseite (34) des Eingangsbauteils (30), einer radialen Innenseite (36) des Ausgangsbauteils (32), dem ersten Anschlag (38) und dem zweiten Anschlag (40) vorgesehen ist.
Riemenscheibe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand zwischen der radialen Außenseite (34) des Eingangsbauteils (30) und der radialen Innenseite (36) des Ausgangsbauteils (32) in Umfangsrichtung bis zum Anschlag (38, 40) konstant oder degressiv ist.
Riemenscheibe nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Anschlag (38) und/oder der zweite Anschlag (40) jeweils eine Anschlagsfläche aufweisen, wobei die Anschlagsfläche entsprechend dem Rollenkörper (42) gekrümmt ist.
Riemenscheibe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlagsfläche des einen des ersten Anschlags (38) oder des zweiten Anschlags (40) gegenüber einer radialen Richtung der Riemenscheibe (10) in Richtung des Rollenkörpers (42) vorsteht und dass die Anschlagsfläche des anderen des ersten Anschlags (38) und des zweiten Anschlags (40) gegenüber der radialen Richtung der Riemenscheibe (10) in Richtung des Rollenkörpers (42) zurücksteht.
Riemenscheibe nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Rollenkörper (42) an dem Eingangsbauteil (30) oder dem Ausgangsbauteil (32) gestützt ist.
Riemenscheibe nach einem der voranstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine erste Entkopplungseinrichtung (18a), die ausgebildet ist, in einer ersten Rotationsrichtung in dem ersten Winkelbereich (α) eine Rotationsbewegung aufzunehmen und in dem zweiten Winkelbereich die Rotationsbewegung zu übertragen, und eine zweite Entkopplungseinrichtung (18b), die ausgebildet ist, in einer zu der ersten Rotationsrichtung entgegengesetzten zweiten Rotationsrichtung in dem ersten Winkelbereich (α) eine Rotationsbewegung aufzunehmen und in dem zweiten Winkelbereich die Rotationsbewegung zu übertragen.