DE19528966C2 - Verfahren zur Übertragung eines Drehmoments von einer Antriebswelle auf eine Abtriebswelle und Riementrieb zur Ausführung dieses Verfahrens - Google Patents
Verfahren zur Übertragung eines Drehmoments von einer Antriebswelle auf eine Abtriebswelle und Riementrieb zur Ausführung dieses VerfahrensInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Übertragung
eines Drehmoments von einer Antriebswelle auf eine Abtriebs
welle, die beide über einen Riementrieb miteinander verbun
den sind und von welchen die Antriebswelle mit einer un
gleichmäßigen Winkelgeschwindigkeit und die Abtriebswelle
mit einem Trägheitsmoment behaftet sind. Die Erfindung
bezieht sich gleichermaßen auch auf einen Riementrieb zur
Ausführung eines solchen Verfahrens.
Für die Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges ist gene
rell voraussetzbar, daß dabei eine Antriebsleistung und
damit die Übertragung eines Drehmoments auf die Kurbelwelle
der Maschine nur im Explosionshub erhalten wird, so daß
wegen deren Fehlens bei jedem anderen Hub die Kurbelwelle
der Maschine ständig mit einer ungleichmäßigen Winkelge
schwindigkeit behaftet ist. Wenn daher das mit der Kurbel
welle der Maschine erhaltene Drehmoment über einen Riemen
trieb bspw. auf die Antriebswelle eines Wechselstromgenera
tors oder einer Lichtmaschine des Kraftfahrzeuges zur Über
tragung kommt, dann ergeben sich aus dieser ungleichmäßigen
Winkelgeschwindigkeit der maßgeblichen Antriebswelle des
Riementriebs als Folge des häufig größeren Trägheitsmoments
von dessen somit maßgeblicher Abtriebswelle Schlupfbewegun
gen für den Riemen des Riementriebs, wodurch dessen Lebens
dauer beträchtlich verkürzt werden kann. Solche Schlupfbe
wegungen des Riemens resultieren nämlich insbesondere in
einem verstärkten Abrieb seiner Berührungsflächen mit den
Riemenscheiben und damit in einer entsprechend stärkeren
Wärmeerzeugung, womit es bei einem größeren Verschleiß des
Riemens auch zu einer verstärkten Geräuschbildung kommen
kann, die ebenso unerwünscht ist wie eine zu kurze Lebens
dauer des Riemens. Diese Nachteile ergeben sich vermehrt
überall dort, wo wie in dem Fall des Antriebs eines Wechsel
stromgenerators oder einer Lichtmaschine mit einem im Ver
gleich zu der Riemenscheibe der Antriebswelle kleineren
Durchmesser der Riemenscheibe der Abtriebswelle eine Er
höhung der Drehzahlübersetzung bezweckt wird.
Um die vorerwähnten Nachteile zu vermeiden, die auch bei
Verwendung eines Keilriemens wegen einer damit bezweckten
platzsparenden Bauweise des Riementriebes eine nicht hinzu
nehmende Verkürzung der Lebensdauer des Keilriemens ergeben,
ist es üblich, an der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine
für eine Erhöhung ihres Trägheitsmoments ein zusätzliches
Schwungrad anzuordnen, um damit einen gleichmäßigeren Rund
lauf zu erhalten. Da jedoch die Kurbelwelle hinsichtlich
ihrer Torsionsfestigkeit begrenzt ist, ergibt sich dadurch
auch eine entsprechende Begrenzung für die Erhöhung ihres
Trägheitsmoments, so daß deshalb generell das Auftreten
veränderlicher Winkelgeschwindigkeiten pro Zeiteinheit in
der Größenordnung von etwa 1.5° bis 2.0° bei einem Benzin
motor und von etwa 6° bis 8° bei einem Dieselmotor nicht
vermieden werden kann.
Aus der Japanischen Offenlegungsschrift 61-228153 ist ein
Riementrieb bekannt, bei welchem eine der beiden Riemen
scheiben über eine Einwegkupplung mit der zugeordneten Welle
verbunden ist, so daß es nur bei deren Einschaltung in der
normalen Laufrichtung des Riemens zu einer Drehmomentüber
tragung von der Antriebswelle auf die Abtriebswelle kommt.
Für die Verwendung bei einem Kraftfahrzeug zum Antrieb von
Hilfsaggregaten durch die Brennkraftmaschine hat jedoch ein
Riemenantrieb mit einer solchen Einwegkupplung den Nachteil,
daß dabei in dem Fall einer Viertakt-Vierzylindermaschine
an der Einwegkupplung eine Schaltfrequenz von 23 bis 26 Hz
bei einer Leerlaufdrehzahl von 700 bis 800 U/min auftritt,
während die Schaltfrequenz der Kupplung 186 bis 200 Hz bei
einer maximalen Drehzahl von 5600 bis 6000 U/min der Maschi
ne beträgt. Sofern die Einwegkupplung als eine Rollenkupp
lung ausgebildet wird, ist dafür jedoch nur eine Schaltfre
quenz von höchstens 60 Hz erlaubt, um betriebsmäßigen
Schwierigkeiten der Kupplung zu vermeiden, wenn diese
Schaltfrequenz überschritten werden sollte. Dieser bekannte
Riementrieb ist deshalb auch nicht geeignet für einen solchen
Antrieb von Hilfsaggregaten bei einem Kraftfahrzeug.
Aus der DE 28 10 113 A1 ist eine bei einem Riementrieb mit
zwei unterschiedlich großen Riemenscheiben auf einer gemein
samen Welle verwendete Kupplungsanordnung bekannt, bei
welcher für den Zweck der Erzielung einer selbsttätigen,
drehzahlabhangigen Einschaltung die Welle mit der Riemen
scheibe kleinen Durchmessers über eine Einwegkupplung und
mit der Riemenscheibe großen Durchmessers über eine Zentri
fugalkraft-Reibungskupplung verbunden ist. Dabei ist für
eine zweckmäßige Auslegung der beiden Kupplungen bspw. zur
Verwendung bei einem dem Antrieb eines Klimakompressors bei
einem Kraftfahrzeug dienenden Riementrieb angegeben, daß
die kleine Riemenscheibe in einem unteren Drehzahlbereich
bis zum Erreichen einer vorbestimmten Drehzahl durch die
zugeordnete Einwegkupplung eingeschaltet ist und dann bei
einer Erhöhung der Drehzahl über diesen Grenzwert hinaus
schlagartig auf die große Riemenscheibe durch ein dann
erfolgendes Einschalten der Zentrifugalkraft-Reibungskupp
lung übergewechselt wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur
Übertragung eines Drehmoments von einer Antriebswelle auf
eine Abtriebswelle der eingangs genannten Art sowie einen
zur Ausführung dieses Verfahrens geeigneten Riementrieb zur
Verfügung zu stellen, mit denen bei Verwendung einer Einweg
kupplung aus Gründen der Erzielbarkeit einer verlängerten
Lebensdauer und einer Geräuschminderung eine ungleichmäßige
Winkelgeschwindigkeit der Antriebswelle nicht auf die
Einwegkupplung übertragen wird, wenn deren Schaltfrequenz
überschritten ist.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß das Verfahren
gemäß dem Patentanspruch 1 sowie der Riementrieb zur Aus
führung dieses Verfahrens gemäß dem Patentanspruch 2 vorge
sehen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist somit die Vorkehrung
getroffen, daß bei der Übertragung eines Drehmoments von
einer Antriebswelle auf eine Abtriebswelle im Falle einer
niedrigen Winkelgeschwindigkeit die bei dem Riementrieb an
einer der beiden Wellen vorgesehene Einwegkupplung bis zum
Erreichen eines vorbestimmten Grenzwertes eingeschaltet
ist, um damit die zugeordnete Riemenscheibe für die Dreh
momentübertragung mit dieser Welle zu verbinden, während
gleichzeitig die Zentrifugalkraft-Reibungskupplung ausge
schaltet ist, so daß sie in dem betreffenden niedrigen Dreh
zahlbereich an der Drehmomentübertragung nicht ebenfalls
teilnimmt. Umgekehrt wird die Zentrifugalkraft-Reibungskupp
lung beim Erreichen des vorbestimmten Grenzwertes für eine
Mitwirkung an der Drehmomentübertragung eingeschaltet,
wobei sie dann die Einwegkupplung überbrückt und als Folge
der bestehenden parallelen Wirkung dann die betreffende
Riemenscheibe anstelle der Einwegkupplung mit der Welle
verbindet.
Im Vergleich zu einem herkömmlichen Riementrieb, bei welchem
eine Einwegkupplung fehlt, ist davon auszugehen, daß dabei
die Abtriebswelle einem Wechsel von einer hohen zu einer
niedrigen Winkelgeschwindigkeit nicht folgen kann, sofern
sie mit einem größeren Trägheitsmoment behaftet ist, so daß
bei einer Unterbrechung der Drehmomentübertragung die Win
kelgeschwindigkeit der Abtriebswelle momentan größer bleibt
als die Laufgeschwindigkeit des Riemens. Der Riemen erfährt
daher als Folge der durch das größere Trägheitsmoment der
Abtriebswelle bewirkten unterschiedlichen Winkelgeschwindig
keit der beiden Wellen des Riementriebs einen Schlupf. Bei
dem Riementrieb der vorliegenden Erfindung verbindet nun
andererseits die Einwegkupplung die ihr zugeordnete Riemen
scheibe mit der einen der beiden Wellen nur solange, wie
eine Vergrößerung der Winkelgeschwindigkeit an dieser Welle
stattfindet, so daß es als Folge dieser Verbindung zu einer
Übertragung des Drehmoments von der Antriebswelle auf die
Abtriebswelle kommt. Wenn dagegen die Winkelgeschwindigkeit
der betreffenden Welle erniedrigt wird, dann findet dabei
eine Ausschaltung der Einwegkupplung statt und wird folglich
dann die Übertragung eines Drehmoments beendet, so daß die
betreffende Welle eine Leerlaufdrehung erfährt und somit
eine momentane Drehzahlerhöhung auftritt, die als Folge des
höheren Trägheitsmoments der Abtriebswelle das Entstehen
eines Schlupfes für den Riemen vermeidet oder allenfalls
klein hält. Für den Riemen wird deshalb eine verlängerte
Lebensdauer erhalten und wird dadurch eine Geräuschminderung
erzielt. Vergleichbare Verhältnisse und Ergebnisse liegen
andererseits auch vor, wenn bei einem Erreichen des vorbe
stimmten Grenzwertes der Winkelgeschwindigkeit sowie bei
deren weiterer Erhöhung über den vorbestimmten Grenzwert
hinaus die Drehmomentübertragung dann durch die parallel
wirkende, die Drehmomentübertragung der Einwegkupplung
überbrückende Zentrifugalkraft-Reibungskupplung übernommen
wird, was somit die verlängerte Lebensdauer des Riemens und
die mit der Erfindung erzielbare Geräuschminderung noch
weiter optimiert. Dabei ist nämlich dann vorauszusetzen,
daß bei der maßgeblichen hohen Drehzahl die Ungleichmäßig
keit der Winkelgeschwindigkeit der Antriebswelle relativ
klein ist, so daß sich für diesen Fall keine nachteiligen
Auswirkungen für den Riementrieb ergeben. Auch bleibt dann
ein größeres Trägheitsmoment der Abtriebswelle ohne jeden
nachteiligen Einfluß.
Weitere vorteilhafte und zweckmäßige Ausbildungen des er
findungsgemaßen Riementriebs sind in den weiteren Patent
ansprüchen 3 bis 6 erfaßt.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung
schematisch dargestellt und wird nachfolgend näher beschrie
ben. Es zeigt
Fig. 1 eine Schnittansicht entlang der Wellenmitte der
Riemenscheibe an der als Abtriebswelle des Riemen
triebs dienenden Welle einer Lichtmaschine eines
Kraftfahrzeuges gemäß einer Ausführungsform der
Erfindung,
Fig. 2 eine Schnittansicht entlang der Linie II-II der
Fig. 1,
Fig. 3 eine Schemadarstellung des Riementriebs,
Fig. 4 eine Ansicht zur Darstellung der Testbedingungen,
Fig. 5 ein Diagramm zur Darstellung verschiedener Kenn
linien für die Drehzahlveränderung der Antriebs
welle der Lichtmaschine und der zugeordneten Riemen
scheibe in Abhängigkeit von den Drehzahlen der
Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine im Belastungs
zustand der Lichtmaschine,
Fig. 6 ein Diagramm entsprechend der Darstellung der Fig.
5 für eine Bezugnahme auf den als Ausgangspunkt der
Erfindung berücksichtigten Stand der Technik und
Fig. 7 ein Diagramm zur Darstellung der ungleichmäßigen
Winkelgeschwindigkeit der Kurbelwelle einer Brenn
kraftmaschine.
Fig. 3 veranschaulicht einen Riementrieb A, der zum Antrieb
einer Lichtmaschine bei einem Kraftfahrzeug konzipiert ist.
Eine Brennkraftmaschine desselben, wie bspw. ein Diesel
motor 1, besitzt eine Kurbelwelle 2, die mit einer ungleich
mäßigen Winkelgeschwindigkeit behaftet ist und eine Antriebs
welle für einen Riementrieb ergibt, von welchem eine Riemen
scheibe 3 mit einem Durchmesser von bspw. 135 mm auf der
Kurbelwelle 2 fest angeordnet ist. Parallel zu der Kurbel
welle 2 ist eine Pumpenwelle 5 angeordnet, die für den
Antrieb einer Wasserpumpe konzipiert und auf welcher eine
weitere Riemenscheibe 6 ebenfalls mit einem Durchmesser von
bspw. 135 mm fest angeordnet ist, während eine weitere
Riemenscheibe 10 mit einem kleineren Durchmesser von bspw.
77 mm auf einer ebenfalls parallel angeordneten Antriebs
welle 8 einer Lichtmaschine 9 angeordnet ist und alle drei
Riemenscheiben von einem gemeinsamen Keilriemen 12 des
Riementriebes A umschlungen sind. Die Antriebswelle 8 der
Lichtmaschine 9 ist dabei im Antrieb des Riementriebs A mit
einem größeren Trägheitsmoment behaftet, welches eine wech
selseitige Einflußnahme durch eine ungleichmäßige Winkel
geschwindigkeit der Kurbelwelle 2 des Dieselmotors 1 er
fährt, sobald der Riementrieb A eine Drehmomentübertragung
von der Kurbelwelle 2 auf die beiden parallelen Wellen 5
und 8 ausübt.
Die Riemenscheibe 10 ist ausweislich insbesondere der
Fig. 1 an der Welle 8 mittels einer Kupplungsanordnung 14
befestigt, die aus einer mit der Welle 8 drehfest verbunde
nen Hülse 15 besteht, auf welcher die Riemenscheibe 10 über
zwei axial voneinander beabstandete Kugellager 16 drehbar
abgestützt ist. In dem axialen Zwischenraum zwischen den
beiden Kugellagern 16 ist eine Einwegkupplung 17 des Rollen-
oder Sperrklinkentyps angeordnet, welche die mit Umfangs
rillen 10a zur Anlage mit korrespondierenden Rippen 12a des
als ein Mehrfach-Keilriemen ausgebildeten Riemens 12 ver
sehene Riemenscheibe 10 für eine gemeinsame Drehung mit der
Welle 8 nur dann verbindet, wenn sich die Winkelgeschwindig
keit der Kurbelwelle 2 und damit der Riemenscheibe 10 in
der Antriebsrichtung des Riementriebes erhöht. Die Einweg
kupplung 17 ist dann für eine Drehmomentübertragung von der
Kurbelwelle 2 auf die Welle 8 der Lichtmaschine 9 einge
schaltet, und sie ist andererseits ausgeschaltet, wenn sich
die Winkelgeschwindigkeit der Kurbelwelle 2 erniedrigt, und
zwar in Bezug auf einen vorbestimmten Grenzwert der Winkel
geschwindigkeit der Kurbelwelle 2, so daß die Riemenscheibe
10 von der Welle 8 der Lichtmaschine 9 getrennt ist. An der
Vorderseite der Einwegkupplung 17 ist weiterhin eine Zentri
fugalkraft-Reibungskupplung 19 angeordnet, welche für die
Übertragung eines Drehmoments von der Riemenscheibe 10 zu
der Hülse 15 eine parallele Wirkung zu der Einwegkupplung 17
ergibt, zu welcher sie somit koaxial angeordnet ist. Die
Zentrifugalkraft-Reibungskupplung 19 ist zur Überbrückung
der Einwegkupplung 17 bei einer Erreichung und weiteren Er
höhung des vorbestimmten Grenzwertes der Winkelgeschwindig
keit der Kurbelwelle 2 des Dieselmotors 1 vorgesehen. Sie
weist dafür einen Flansch 20 auf, der mit dem vorderen Ende
der Hülse 15 fest verbunden ist und von dieser radial nach
außen verläuft, um einen Durchmesser größer als die Riemen
scheibe 10 zu ergeben. Der Flansch 20 ist mit einer Ring
schulter 21 versehen, welche die Hülse 15 koaxial umgibt
und eine Reibfläche 21a an ihrem Innenumfang ausbildet, mit
welcher eine korrespondierende Reibfläche 25b an wenigstens
einem Fliehgewicht 25 zusammenwirkt. Für die hier beschrie
bene Ausführungsform sind insgesamt vier Fliehgewichte 25
der Zentrifugalkraft-Reibungskupplung 19 vorgesehen, die
alle in Aussparungen 23 eines dickwandigen Teils 22 einer
vorderen Verlängerung der Riemenscheibe 10 mit einem in
Umfangsrichtung gleichen gegenseitigen Abstand angeordnet
sind. Jedes Fliehgewicht 25 ist in der zugeordneten Aus
sparung 23 an einer Bodenfläche und an zwei parallel zuein
ander verlaufenden Seitenflächen radial verschieblich ge
führt für eine Reibverbindung seiner Reibfläche 25b mit der
Reibfläche 21a der Ringschulter 21 des Kupplungsflansches
20. Die Aussparungen 23 sind bodenseitig mit zwei gegenüber
liegenden Hinterschneidungen 24 versehen, in welche Blatt
federn 26 eingesetzt sind, die mit ihren Enden 24a und 25a
so zwischen dem dickwandigen Teil 22 der Riemenscheibe 10
und dem jeweiligen Fliehgewicht 25 verspannt sind, daß alle
vier Fliehgewichte durch diese Blattfedern radial nach
innen vorgespannt werden, solange die Drehzahl der Kurbel
welle 2 kleiner ist als eine vorbestimmte Drehzahl von
bspw. 1800 U/min. Diese Drehzahl ergibt einen vorbestimmten
Grenzwert, bis zu dessen Erreichen während der Erhöhung der
Winkelgeschwindigkeit der Kurbelwelle 2 des Dieselmotors 1
die Zentrifugalkraft-Reibungskupplung 19 somit ausgeschaltet
bleibt, weil bis dahin dann keine Reibverbindung zwischen
den Reibflächen 25b der Fliehgewichte 25 und der Reibfläche
21a besteht, die durch die Ringschulter 21 dargeboten wird.
Sobald dieser vorbestimmte Grenzwert erreicht ist und über
schritten wird, wird dann durch die auf die Fliehgewichte
25 einwirkenden Zentrifugalkräfte eine radiale Verschiebung
der Fliehgewichte in den Aussparungen 23 entgegen der
Rückstellkraft der Blattfedern 26 erhalten. Die Reibflächen
25b an den Fliehgewichten werden so in eine Reibverbindung
mit der Reibfläche 21a der Ringschulter 21 gebracht, so daß
die Riemenscheibe 10 jetzt durch die Zentrifugal-Reibungs
kupplung 19 mit der Welle 8 für eine gemeinsame Drehung
verbunden und dabei die Einwegkupplung 17 überbrückt wird.
Für die Arbeitsweise des vorbeschriebenen Riementriebes ist
damit von folgenden Gegebenheiten auszugehen. Wenn der
Dieselmotor 1 (Fig. 3) gestartet wird, wird das treibende
Drehmoment der Kurbelwelle 2 unter Vermittlung des Keilrie
mens 12 auf die Wellen 5 und 8 der Wasserpumpe und der
Lichtmaschine übertragen, wobei es bei der Lichtmaschine 9
zu einer Übertragung des Drehmoments durch eine dann bewirk
te Einschaltung der Einwegkupplung 17 solange kommt, wie
die Drehzahl des Dieselmotors 1 niedriger ist als ein
vorbestimmter Grenzwert von bspw. 1800 U/min entsprechend
einem vorbestimmten Grenzwert der Winkelgeschwindigkeit der
Kurbelwelle, bis zu dessen Erreichen die Schaltfrequenz der
Einwegkupplung 17 noch eine Unabhängigkeit von dem der An
triebswelle 8 der Lichtmaschine 9 innewohnenden Trägheits
moment garantiert. Weil bis zum Erreichen dieser Drehzahl
von etwa 1800 U/min die an den Fliehgewichten 25 der Zentri
fugalkraft-Reibungskupplung 19 wirkenden Zentrifugalkräfte
nicht ausreichen, die Rückstellkraft der Blattfedern 26 zu
überwinden, bleiben bis dahin ihre Reibflächen 25b ohne
Berührung mit der Reibfläche 21a der Ringschulter 21 des
Kupplungsteils 20, so daß also bei eingeschalteter Einweg
kupplung 17 die Zentrifugalkraft-Reibungskupplung 19 somit
bis zum Erreichen des vorbestimmten Grenzwertes der Winkel
geschwindigkeit der Kurbelwelle 2 des Dieselmotors 1 ausge
schaltet bleibt. Durch die Einschaltung der Einwegkupplung
17 nur bei einer Erhöhung der Winkelgeschwindigkeit der
Kurbelwelle 2 des Dieselmotors 1 bis zum Erreichen eines
vorbestimmten Grenzwertes wird umgekehrt die Vermeidung
einer Schlupfbewegung des Riemens 12 bei jeder Verringerung
der Winkelgeschwindigkeit innerhalb des mit diesem Grenzwert
vorbestimmten Bereichs vermieden, weil dann das Trägheits
moment, mit welchem die Welle 8 der Lichtmaschine 9 behaftet
ist, nicht zur Wirkung kommt. Jede als Folge des größeren
Trägheitsmoments momentan höhere Drehzahl der Welle 8 wird
namlich durch die Riemenscheibe 10 mit ihrem gegenüber der
Welle 8 niedrigeren Trägheitsmoment aufgefangen, so daß als
Folge davon jede Schlupfbewegung des Riemens 12 in Bezug
auf die Riemenscheibe 10 vermieden wird.
Durch die Vermeidung einer Schlupfbewegung innerhalb des
mit dem Grenzwert einer Drehzahl von bspw. 1800 U/min der
Kurbelwelle 2 des Dieselmotors 1 vorbestimmten Bereichs
wird somit eine Verlängerung der Lebensdauer des Riemens 12
erhalten und werden daneben sonst störende Geräusche mini
miert.
Sobald sich die Drehzahl der Kurbelwelle 2 des Dieselmotors 1
über die vorbestimmte Drehzahl von bspw. 1800 U/min hinaus
erhöht, bewirken dann die auf die Fliehgewichte 25 einwir
kenden Zentrifugalkräfte ein radiales Verschieben der
Fliehgewichte entgegen der Rückstellkraft der Blattfedern 26.
Die Fliehgewichte 25 kommen daher an ihrer Reibfläche 25b
in eine Reibverbindung mit der Reibfläche 21a der Ringschul
ter 21 des Kupplungsteils 20, so daß die Zentrifugalkraft-Rei
bungskupplung 19 eine Einschaltung erfährt, welche die
Riemenscheibe 10 direkt mit der Welle 8 verbinden läßt. Weil
bei großen Drehzahlen der Kurbelwelle 2 ungleichmäßige Win
kelgeschwindigkeiten nur wenig in Erscheinung treten, er
geben sich dabei keine nachteiligen Einflüsse auf die
Lebensdauer des Riemens 12, so daß mit dieser Überbrückung
der Einwegkupplung 17 durch die Zentrifugalkraft-Reibungs
kupplung 19 bei solchen höheren Drehzahlen eine entsprechen
de Optimierung für die Lebensdauer des Riemens und gleich
zeitig auch für die Geräuschminderung erhalten wird.
Mit der die Drehmomentübertragung der Einwegkupplung 17 über
brückenden parallelen Wirkung der Zentrifugalkraft-Reibungs
kupplung 19 wird daneben noch die Möglichkeit erhalten, daß
wegen des Unterbleibens einer Stromerzeugung bei kleiner Dreh
zahl durch eine für die Lichtmaschine vorgesehene Kontrol
lampe auch ein Ausfall der Einwegkupplung mit einem dafür
vorgesehenen Aufleuchten einer solchen Kontrollampe optisch
zur Anzeige gebracht werden kann, während umgekehrt mit dem
Erlöschen der Kontrollampe dann angezeigt wird, daß jetzt
die Zentrifugalkraft-Reibungskupplung eingeschaltet ist und
folglich die Lichtmaschine für eine Stromerzeugung arbeitet.
Bei der vorbeschriebenen Ausführungsform sind die Einweg
kupplung 17 und die Zentrifugalkraft-Reibungskupplung 19 an
der eine Abtriebswelle des Riementriebs bildenden Welle 8
der Lichtmaschine 9 angeordnet. Die beiden Kupplungen kön
nen jedoch alternativ auch an der Antriebswelle des Riemen
triebs angeordnet sein, also an der Kurbelwelle 2 des
Dieselmotors 1, und für noch eine weitere Alternative kann
vorgesehen sein, daß die beiden Kupplungen sowohl an der
Antriebswelle wie auch an der Abtriebswelle des Riementriebs
angeordnet sind. Die beiden Kupplungen können weiterhin auch
für den Antrieb anderer Hilfsaggregate durch den gleichen
oder einen anderen Riementrieb vorgesehen sein, wobei dann
mit entsprechenden vorbestimmten Grenzwerten die parallele
Wirkung der beiden Kupplungen bei der Drehmomentübertragung
berücksichtigt werden kann.
Für den Fall eines konkreten Ausführungsbeispieles ist in
Fig. 4 eine Riemenscheibe 3 mit einem Durchmesser von 125 mm
an einer Kurbelwelle 2 eines vierzylindrigen Dieselmotors l
befestigt. Eine Riemenscheibe 10 mit einem Durchmesser von
60.8 mm ist an der Welle 8 befestigt, die zum Antrieb einer
Lichtmaschine vorgesehen ist. Ein Keilriemen 12 umschlingt
die Riemenscheiben 3 und 10 mit der Maßgabe, daß durch
diesen Riementrieb die mit der Welle 8 angetriebene Licht
maschine für die Erzeugung eines elektrischen Stroms von 28
Ampere maximal belastet wird.
Das Diagramm der Fig. 5 zeigt die Kennlinien der Drehzahl
veränderung in Abhängigkeit von der Drehzahl der Kurbel
welle 2, die für die Antriebswelle 8 der Lichtmaschine und
die an dieser Welle angeordnete Riemenscheibe 10 bei einer
Veränderung der Drehzahl der Kurbelwelle 2 zwischen 700 und
2000 U/min ermittelt wurden. Die Belastung der Lichtmaschine
war dabei auf eine Stromerzeugung von 19 Ampere eingestellt.
Die Fig. 6 zeigt zum Vergleich ein Diagramm mit einer Dar
stellung derselben Kennlinien, wobei aber für deren Aufnahme
die Riemenscheibe 10 auf der Antriebswelle 8 der Lichtma
schine über eine Einwegkupplung angeordnet wurde. In Fig. 7
ist schließlich ein Diagramm der Darstellung der Kennlinien
für die Antriebswelle 8 der Lichtmaschine und deren Riemen
scheibe 10 gezeigt, die für die veränderlichen Winkelge
schwindigkeiten über der Zeit im Leerlauf des Dieselmotors
bei einer Drehzahl von 800 U/min aufgenommen wurden.
Bei einem Vergleich der Fig. 5 und 6 zeigt sich, daß bei
der herkömmlichen Anordnung nur einer Einwegkupplung 17
zwischen der Riemenscheibe 10 und der Antriebswelle 8 der
Lichtmaschine gemäß dem Diagramm der Fig. 6 eine Drehzahl
veränderung an der Riemenscheibe 10 nicht auf die Antriebs
welle 8 übertragen wird, solange die Drehzahl des Diesel
motors zwischen 700 und 2000 U/min beträgt. Es wird somit
für die Antriebswelle 8 der Lichtmaschine eine im wesent
lichen stabile Winkelgeschwindigkeit unabhängig davon er
halten, daß die auf ihr angeordnete Riemenscheibe 10 einen
kleineren Durchmesser aufweist als die auf der Kurbelwelle 2
angeordnete Riemenscheibe 3, was gleichbedeutend damit ist,
daß die Antriebswelle 8 der Lichtmaschine auch mit einer
entsprechend höheren Drehzahl als die Kurbelwelle 2 gedreht
werden kann, ohne daß dafür Änderungen der Winkelgeschwin
digkeit hinzunehmen wären. Ausweislich des Diagramms der
Fig. 5 ist damit für den erfindungsgemäßen Riementrieb mit
der zu einer Einwegkupplung zusätzlichen Eingliederung
einer Zentrifugalkraft-Reibungskupplung offensichtlich von
denselben Gegebenheiten bis zum Erreichen einer Drehzahl
von 1700 U/min auszugehen. Jedoch wird andererseits bei
einer Erhöhung der Drehzahl über diesen für den Schaltpunkt
der Einwegkupplung vorbestimmten Grenzwert hinaus erreicht,
daß als Folge einer dann stattfindenden Überbrückung der
Einwegkupplung durch die zu ihr parallel wirkende Zentri
fugalkraft-Reibungskupplung 19 eine Drehzahländerung an der
Antriebswelle 8 der Lichtmaschine eine Angleichung an die
Drehzahländerung der Riemenscheibe 10 erfährt. Durch die
Eingliederung der Zentrifugalkraft-Reibungskupplung wird
daher bei dieser über das Diagramm der Fig. 5 ausgewiesenen
Betriebsweise der beiden Kupplungen die Lebensdauer der
Einwegkupplung gemäß der Zielsetzung der Erfindung verlän
gert.
Claims (6)
1. Verfahren zur Übertragung eines Drehmoments von einer
Antriebswelle auf eine Abtriebswelle, die beide über
einen Riementrieb miteinander verbunden sind und von
welchen die Antriebswelle mit einer ungleichmäßigen
Winkelgeschwindigkeit und die Abtriebswelle mit einem
Trägheitsmoment behaftet sind, dadurch gekennzeichnet,
daß
die Drehmomentübertragung bei niedriger Winkelgeschwin
digkeit und bei einer Erhöhung der Winkelgeschwindigkeit
bis zum Erreichen eines vorbestimmten Grenzwertes der
Winkelgeschwindigkeit an einer der beiden Wellen durch
die Einschaltung einer wenigstens an der einen Welle
angeordneten Einwegkupplung erhalten wird und daß beim
Erreichen des vorbestimmten Grenzwertes der Winkelge
schwindigkeit sowie bei deren weiterer Erhöhung über den
vorbestimmten Grenzwert hinaus die Drehmomentübertragung
durch eine parallel wirkende, die Drehmomentübertragung
der Einwegkupplung überbrückende Zentrifugalkraft-Rei
bungskupplung übernommen wird.
2. Riementrieb zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1
für eine Drehmomentübertragung zwischen wenigstens zwei
Wellen (2, 8), von denen die eine Welle (2) als Antriebs
welle des Riementriebes mit einer ungleichmäßigen Winkel
geschwindigkeit und die zweite Welle (8) als dessen
Abtriebswelle mit einem Trägheitsmoment behaftet sind,
wobei wenigstens die eine Welle (8) über eine parallel
wirkende Anordnung einer Einwegkupplung (17) und einer
Zentrifugalkraft-Reibungskupplung (19) mit der zugeordne
ten Riemenscheibe (10) in der Weise verbunden ist, daß
die Drehmomentübertragung allein durch die Einwegkupp
lung (17) bei niedriger und/oder beschleunigter Winkel
geschwindigkeit bis hin zu einem vorbestimmten Grenzwert
vorgenommen wird und bei einer gleichen oder höheren
Winkelgeschwindigkeit als dieser Grenzwert die Drehmoment
übertragung allein durch die Zentrifugalkraft-Reibungs
kupplung (19) erhalten wird.
3. Riementrieb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
mit der einen Welle (8) ein gemeinsam umlaufender Kupp
lungsteil (21) der Zentrifugalkraft-Reibungskupplung (19)
verbunden ist, der eine Reibfläche (21a) aufweist, mit
welcher für die Bereitstellung einer Reibverbindung eine
korrespondierende Reibfläche (25b) an wenigstens einem
Fliehgewicht (25) zusammenwirkt, das an der auf dieser
einen Welle (8) drehbar gelagerten und mit dieser Welle
(8) über die Einwegkupplung (17) verbundenen Riemen
scheibe (10) entgegen der auf den vorbestimmten Grenz
wert der Winkelgeschwindigkeit eingestellten Kraft einer
Rückstellfeder (26) radial beweglich abgestützt ist.
4. Riementrieb nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeich
net, daß die Einwegkupplung (17) und die Zentrifugal
kraft-Reibungskupplung (19) auf der mit dem Trägheits
moment behafteten Abtriebswelle (8) angeordnet sind.
5. Riementrieb nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß die Antriebswelle (2) mit der Kurbel
welle einer Brennkraftmaschine (1) eines Kraftfahrzeuges
und die Abtriebswelle (8) mit der Welle eines Hilfsaggre
gates (9) dieses Kraftfahrzeuges gebildet sind.
6. Riementrieb nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß
das Hilfsaggregat (9) die Lichtmaschine eines Kraftfahr
zeuges ist.
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