Riementrieb einer Brennkraftmaschine sowie Brennkraftmaschine Stand der Technik

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Riementrieb einer Brennkraftmaschine sowie eine Brennkraftmaschine mit Riementrieb.

Im Stand der Technik werden beispielsweise bei Fahrzeugen Nebenaggregate wie eine Lichtmaschine, eine Wasserpumpe, ein Klimakompressor oder eine Vakuumpumpe über einen Riemen direkt von einer Brennkraftmaschine angetrieben. Hierdurch kann insbesondere ein hoher Wirkungsgrad beim Antrieb derartiger Nebenaggregate erreicht werden. Ein Nachteil liegt allerdings darin begründet, dass bei einem Stillstand der Brennkraftmaschine, z.B. durch ein Start-Stopp-System oder während einer Segelphase des Fahrzeugs, die

Nebenaggregate ebenfalls stillstehen. Dies kann beispielsweise Nachteile bei einer Klimaanlage des Fahrzeugs oder einer Kühlung der Brennkraftmaschine bewirken. Alternativ könnten eines oder mehrere der Nebenaggregate elektrisch mittels eines elektrischen Antriebs betrieben werden. Hierdurch muss jedoch Zusatzenergie durch den elektrischen Antrieb bereitgestellt werden. Ferner erhöhen ein oder mehrere elektrische Antriebe auch das Gewicht des Fahrzeugs.

Offenbarung der Erfindung

Der erfindungsgemäße Riementrieb einer Brennkraftmaschine mit den

Merkmalen des Anspruchs 1 weist demgegenüber den Vorteil auf, dass eine Schaltbarkeit des Riementriebs, d.h. ein Zuschalten oder Abschalten des

Riementriebs, möglich ist. Dabei weist der erfindungsgemäße Riementrieb einen besonders einfachen und kostengünstigen Aufbau auf. Darüber hinaus ist der erfindungsgemäße Riementrieb praktisch wartungsfrei und ist sehr robust, so dass er über eine Lebensdauer der Brennkraftmaschine vollständig funktionsbereit bleibt. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass der Riementrieb ein erstes und zweites Riemenrad sowie ein die beiden

Riemenräder verbindendes Zugmittel umfasst. Im ersten Riemenrad ist eine Kupplung integriert, welche erfindungsgemäß eine Reibkupplung ist und eine erste und eine zweite Reibfläche aufweist. Das erste Riemenrad ist dabei hohl ausgebildet und die erste Riemenfläche ist an einem inneren Mantelbereich des Riemenrads vorgesehen. Dadurch kann eine Bauteileanzahl der Kupplung reduziert werden. Durch die Integration der Reibkupplung in das erste Riemenrad wird ferner ein besonders kompakter Aufbau erreicht.

Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.

Die Reibkupplung weist besonders bevorzugt einen Aufbau entsprechend einer Trommelbremse eines Fahrzeugs auf. Besonders bevorzugt umfasst die

Reibkupplung dabei wenigstens eine erste und eine zweite Backe, wobei die zweite Reibfläche der Reibkupplung an den zum inneren Mantelbereich des ersten Riemenrads gerichteten Flächen der ersten und zweiten Backe gebildet ist. Die erfindungsgemäße Reibkupplung nach Art einer Trommelbremse hat den weiteren Vorteil, dass keine Nachstelleinrichtung notwendig ist, da im Betrieb kein Schlupf und damit kein Belagsverschleiß, wie z.B. bei einer Trommelbremse während des Bremsvorgangs, zur Verzögerung einer Fahrzeugs, vorkommt. Daher muss keine Nachstelleinrichtung oder dergleichen in der Reibkupplung vorgesehen werden.

Weiter bevorzugt befindet sich die Reibkupplung im nichtbetätigten Zustand im offenen Zustand. D.h. bei Nichtbetätigung ist die Reibkupplung außer Eingriff. Weiter bevorzugt umfasst die Reibkupplung ferner einen Hydraulikanschluss, einen mit der ersten Backe verbundenen ersten Kolben und einen mit der zweiten Backe verbundenen zweiten Kolben. Dabei sind der erste und zweite Kolben an einem gemeinsamen Hydraulikraum angeordnet. Sobald ein

Hydraulikfluid in den gemeinsamen Hydraulikraum einströmt, werden die beiden Kolben radial nach außen bewegt, so dass die Reibkupplung in Eingriff kommt. Besonders bevorzugt ist ein Ventilelement vorgesehen, um eine Verbindung eines Hydraulikdruckversorgungskreises zum Hydraulikraum herzustellen oder zu unterbrechen.

Weiter bevorzugt umfasst die Reibkupplung ein Rückstellelement, insbesondere ein Federelement. Das Rückstellelement bringt dabei die zweite Reibfläche von der ersten Reibfläche außer Eingriff.

Bevorzugt sind die erste und zweite Backe der Reibkupplung über ein Stützlager miteinander verbunden. Das Stützlager ist bevorzugt mit einer Welle,

insbesondere einer Abtriebswelle der Brennkraftmaschine, verbunden.

Ferner betrifft die vorliegende Erfindung eine Brennkraftmaschinenanordnung, umfassend eine Brennkraftmaschine und einen erfindungsgemäßen Riementrieb.

Vorzugsweise ist die Brennkraftmaschinenanordnung derart ausgebildet, dass eine Abtriebswelle der Brennkraftmaschine mit der Reibkupplung verbunden ist. Besonders bevorzugt ist die Abtriebswelle dabei mit der ersten und zweiten Backe der Reibkupplung verbunden. Die Reibkupplung ist für ein

Ineingriffbringen, vorzugsweise mit einem Hydraulikdruckversorgungskreis der Brennkraftmaschine, verbindbar. Eine besonders kompakte Ausgestaltung ist dabei möglich, wenn die Abtriebswelle der Brennkraftmaschine einen

Hydraulikkanal aufweist, durch welchen ein Hydraulikfluid zur Reibkupplung zugeführt werden kann.

Weiter bevorzugt ist ein Ventilelement in einer Zuleitung vom

Hydraulikdruckversorgungskreis der Brennkraftmaschine zur Reibkupplung vorgesehen. Das Ventilelement ist eingerichtet, eine Verbindung der

Reibkupplung mit dem Hydraulikdruckversorgungskreis der Brennkraftmaschine freizugeben und zu sperren.

Weiter bevorzugt ist das zweite Riemenrad des Riementriebs mit einer elektrischen Maschine und/oder wenigstens einem Nebenaggregat der

Brennkraftmaschine, insbesondere einer Stator-/Generatormaschine, einer Wasserpumpe, einer Vakuumpumpe und/oder einem Klimakompressor, verbunden. Somit können erfindungsgemäß ein oder mehrere oder alle

Nebenaggregate durch Herstellen einer Verbindung über die Reibkupplung im ersten Riemenrad betrieben werden oder durch Unterbrechen der Verbindung von der Brennkraftmaschine getrennt werden und mittels der elektrischen Maschine weiterbetrieben werden.

Weiter bevorzugt weist die erfindungsgemäße Reibkupplung einen

Hydraulikspeicher auf, über welchen eine Funktion der Reibkupplung, d.h. ein Ineingriffbringen der Reibkupplung, möglich ist, wenn die Brennkraftmaschine sich im Stillstand befindet.

Zeichnung

Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung im Detail beschrieben. In der Zeichnung ist:

Figur 1 eine schematische Ansicht einer

Brennkraftmaschinenanordnung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Figur 2 eine schematische Darstellung eines Riementriebs mit

Reibkupplung einer Brennkraftmaschinenanordnung von Figur 1 , und

Figur 3 eine schematische Darstellung eines Riementriebs mit

Reibkupplung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung

Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die Figuren 1 und 2 eine

Brennkraftmaschinenanordnung 1 gemäß einem ersten bevorzugten

Ausführungsbeispiel der Erfindung im Detail beschrieben.

Wie aus der schematischen Übersicht von Figur 1 ersichtlich ist, umfasst die Brennkraftmaschinenanordnung 1 eine Brennkraftmaschine 3 und einen Riementrieb 2. Der Riementrieb 2 umfasst einen Riemen 20 als Zugmittel, ein erstes Riemenrad 21 und ein zweites Riemenrad 22. Der Riemen 20 verbindet das erste Riemenrad 21 mit dem zweiten Riemenrad 22.

Das erste Riemenrad 21 ist über eine Abtriebswelle 4 mit einer

Brennkraftmaschine 3 verbunden. Das zweite Riemenrad 22 ist mit

Nebenaggregaten verbunden. In diesem Ausführungsbeispiel sind die

Nebenaggregate eine elektrische Maschine 7 sowie ein Klimakompressor 6.

Die Abtriebswelle 4 der Brennkraftmaschine 3 treibt das erste Riemenrad 21 an, so dass Drehmoment über den Riemen 20 und das zweite Riemenrad 22 auf die Nebenaggregate übertragbar ist.

Erfindungsgemäß ist nun im ersten Riemenrad 21 eine Reibkupplung 10 angeordnet.

Figur 2 zeigt im Detail die Reibkupplung 10. Die Reibkupplung 10 ist nach Art einer Trommelbremse aufgebaut und umfasst eine erste Reibfläche 1 1 und eine zweite Reibfläche 12. Die erste Reibfläche 1 1 ist an einem inneren Mantelbereich des ersten Riemenrads 21 gebildet. Die zweite Reibfläche 12 teilt sich auf zwei Flächen an einer ersten Backe 13 und einer zweiten Backe 14 auf. Die beiden Backen 13, 14 sind über ein Stützlager 19 miteinander verbunden.

Zum Spreizen der Backen ist am entgegengesetzten Ende der Backen 13, 14 des Stützlagers 19 ein Hydraulikraum 17 angeordnet.

Dabei ist ein erster Kolben 15 und ein zweiter Kolben 16 im Hydraulikraum 17 angeordnet. Der erste Kolben 15 ist mit der ersten Backe 13 verbunden und der zweite Kolben 16 ist mit der zweiten Backe 14 verbunden.

Zwischen den Backen 13 und 14 ist ferner noch ein Rückstellelement 8 in Form eines Zug-Federelements angeordnet.

Der Hydraulikraum 17 ist über eine Hydraulikleitung 5 mit einem

Hydraulikdruckversorgungskreis der Brennkraftmaschine 3 verbunden. Die Hydraulikleitung 5 ist dabei in der Abtriebswelle 4 der Brennkraftmaschine 3 vorgesehen. Über eine Stichleitung 50 ist die Hydraulikleitung 5 dann mit dem Hydraulikraum 17 verbunden. Am Hydraulikraum 1 7 ist ein Hydraulikanschluss 18 vorgesehen, an welchem die Stichleitung 50 endet. Im einfachsten Fall ist der Hydraulikraum 17 direkt mit dem Hydraulikkreis der

Brennkraftmaschine 3 verbunden. Die Reibkupplung ist im Eingriff, wenn die Brennkraftmaschine 3 läuft.

Zwischen dem Hydraulikdruckversorgungskreis der Brennkraftmaschine 3 und dem Hydraulikraum 17 der Reibkupplung 10 kann ferner noch ein Ventilelement 9 angeordnet sein. Das Ventilelement 9 ist ein Drei/Zweiwegeventil und kann eine Verbindung mit dem Hydraulikdruckversorgungskreis der

Brennkraftmaschine herstellen, sowie eine Verbindung mit einem Hydrauliksumpf 90. In Figur 2 ist die Verbindung mit dem Hydraulikkreis der Brennkraftmaschine dargestellt, wodurch Druck in den Hydraulikraum 1 7 geführt werden kann, so dass sich der erste und zweite Kolben radial nach außen bewegen, um die erste und zweite Backe 13, 14 an die erste Reibfläche 1 1 am inneren Mantelbereich des ersten Riemenrads 21 anzulegen. Dies ist in Figur 1 durch die Pfeile A und B angedeutet.

Um die Reibkupplung 10 wieder außer Eingriff zu bringen, wird das Ventilelement 9 in die zweite Position geschaltet, so dass eine Verbindung zwischen dem Hydraulikraum 17 und dem Hydrauliksumpf 90 hergestellt ist, so dass der Druck im Hydraulikraum 1 7 sinkt. Dadurch kann das Rückstellelement 8 die beiden Kolben 1 5, 16 wieder in die Ausgangsposition zurückstellen und die zweite Reibfläche 12 an der ersten und zweiten Backe 13, 14 außer Eingriff mit der ersten Reibfläche 1 1 .

Dadurch kann die Reibkupplung 10 auch bei laufender Brennkraftmaschine 3 geöffnet werden, so dass ein oder mehrere Nebenaggregate über den

Riementrieb 2 abschaltbar sind.

Figur 3 zeigt eine Reibkupplung 10 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel weist die

Reibkupplung 10 des zweiten Ausführungsbeispiels zusätzlich noch einen

Speicher 30 auf. Wie aus Figur 3 ersichtlich ist, kann der Speicher 30 durch Umschalten des Ventilelements 9 mit dem Hydraulikraum 1 7 in Verbindung gebracht werden. Dadurch kann ein Druck im Hydraulikraum 17 auch dann erhöht werden, wenn die Brennkraftmaschine 3 außer Betrieb ist und ein Hydraulikdruck der Brennkraftmaschine nicht vorhanden ist, um die

Reibkupplung 10 in Eingriff zu bringen. Der Eingriff der Reibkupplung 10 erfolgt dann über den im Speicher 30 gespeicherten Druck. Wie aus Figur 3 ersichtlich ist, ist der Speicher 30 über eine Leitung 32, in welcher ein Rückschlagventil 31 angeordnet ist, mit der Hydraulikzuleitung 33 vom

Hydraulikdruckversorgungskreis der Brennkraftmaschine verbunden. Somit wird im Betrieb der Brennkraftmaschine bei einem Druckaufbau im

Hydraulikdruckversorgungskreis auch der Speicher 30 wieder unter Druck gesetzt und steht somit für einen nächsten Stillstand der Brennkraftmaschine, z.B. wenn ein Start-Stopp-System der Brennkraftmaschine vor einer Ampel oder dergleichen ausschaltet, wieder zur Verfügung.

Zu den beiden Ausführungsbeispielen sei ferner noch angemerkt, dass das als Drei/Zwei-Wegeventil ausgebildete Ventilelement 9 auch durch zwei 2/2- Wegeventil ersetzt werden kann.

Somit kann erfindungsgemäß eine kostengünstige und robuste Reibkupplung nach Art einer Trommelbremse in ein Riemenrad 21 eines Riementriebs 2 integriert werden. Hierdurch wird kein zusätzlicher Platzbedarf für eine Kupplung zwischen der Brennkraftmaschine und den Nebenaggregaten benötigt.

Insbesondere kann durch Verwendung der Reibkupplung 10 nach Art einer Trommelbremse eine bekannte Großserientechnik als Reibkupplungseinrichtung verwendet werden.