Die Erfindung betrifft einen Riemenscheibenentkoppler zur Drehmomentübertra- gung zwischen dem Riemen eines Riementriebs und einer damit in Antriebsverbin- dung stehenden Welle, aufweisend:

- eine an der Welle zu befestigende Nabe,

- eine auf der Nabe drehbar gelagerte Riemenscheibe

- und zwei das Drehmoment zwischen der Riemenscheibe und der Nabe übertra- gende Schraubendrehfedern.

Derartige Riemenscheibenentkoppler, die im Englischen üblicherweise als Decoup- ler oder Isolator bezeichnet sind, finden sich insbesondere im Nebenaggregate-Rie- mentrieb eines Verbrennungsmotors, um die von dessen Kurbelwelle in den Rie- mentrieb eingeleiteten Drehschwingungen und -Ungleichförmigkeiten zu kompen- sieren. Die Kompensation erfolgt durch die entkoppelnde Wirkung der Schrauben- drehfedern, die je nach Ausführung des Riemenscheibenentkopplers das Drehmo- ment entweder von der Riemenscheibe auf die Nabe oder von der Nabe auf die Riemenscheibe oder in beide Richtungen elastisch übertragen. Die letztgenannte Ausführung findet typischerweise Verwendung bei Trieben mit Riemen-Start-Stopp Funktion mittels eines Startergenerators, der im generatorischen Betrieb vom Rie- men angetrieben wird und im motorischen Betrieb den Riemen antreibt.

Gattungsgemäße Riemenscheibenentkoppler mit jeweils zwei Schraubendrehfe- dern sind aus der WO 2013/ 124 009 A1 und der US 2018/0087599 A1 bekannt. Die Schraubendrehfedern dieser bekannten Riemenscheibenentkoppler sind in Reihe geschaltet.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Charakteristik der Dreh- momentübertragung eines Riemenscheibenentkopplers der eingangs genannten Art konstruktiv zu verbessern.

Die Lösung hierfür ergibt sich aus den Merkmalen des Anspruchs 1 . Demnach sol- len die Schraubendrehfedern parallel geschaltet sein. Der wesentliche Vorteil des erfindungsgemäßen Riemenscheibenentkopplers mit Federparallelschaltung be- steht gegenüber der Reihenschaltung darin, dass die Übertragung des vom Starter- generator eingeleiteten Start- oder Boostmoments, das typischerweise um den Fak- tor fünf größer als das vom Startergenerator abgenommene Generatormoment ist, auf zwei Federn bei dann vergleichsweise kleinen Materialspannungen aufgeteilt wird. Folglich kann die Federdimensionierung innerhalb der Grenzen einer erhöhten Drehmomentübertragung bei unveränderten Federspannungen einerseits und einer erhöhten Federlebensdauer bei unveränderter Drehmomentübertragung anderer- seits optimiert werden.

Die erfindungsgemäße Parallelschaltung der Schraubendrehfedern ist nicht auf die Verwendung bei Riemenscheibenentkopplern für Startergeneratoren beschränkt, die Drehmoment in beide Drehrichtungen übertragen. Vielmehr können auch solche Entkoppler damit ausgerüstet werden, die lediglich Generatormoment vom Riemen auf den Generator übertragen und einen Freilauf haben, der das im wesentlichen drehmomentfreie Überholen des Generators zulässt. Die Federparallelschaltung ist grundsätzlich auch bei einem Entkoppler möglich, der lediglich Drehmoment von einem Riemenstarter auf den Riemen überträgt und einen Freilauf hat, der in der dazu umgekehrten Drehmomentrichtung die Drehmomentübertragung verhindert.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschrei- bung und den Figuren, in denen ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Riemenscheibenentkopplers dargestellt ist. Es zeigen jeweils perspektivisch:

Figur 1 den Riemenscheibenentkoppler im Längsschnitt;

Figur 2 die als Federsatz ausgebildeten Schraubendrehfedern;

Figur 3 einen riemenscheibenseitigen Federteller als Einzelteil

Figur 4 und einen nabenseitigen Federteller als Einzelteil.

Der in Figur 1 dargestellte Riemenscheibenentkoppler 1 sitzt auf der Welle 2 eines Startergenerators, die in der eingezeichneten Pfeilrichtung dreht. Der Riemenschei- benentkoppler 1 umfasst eine hohlzylindrische Riemenscheibe 3, deren von einem Keilrippenriemen umschlungene Außenmantelfläche ein korrespondierendes Poly- V-Profil 4 als Riemenabgriff hat und die drehbar auf einer fest an der Welle 2 ver- schraubten Nabe 5 gelagert ist. Die Nabe 5 hat im Mittelabschnitt ein Innengewinde 6 und am generatorfernen, vorderen Endabschnitt einen Innenvielzahn 7 als Ein- griffskontur für das Schraubwerkzeug. Nach dem Aufschrauben der Nabe 5 wird eine Sicherungshülse 8 mit einem mit dem Schraubwerkzeug korrespondierenden Außenvielzahn 9 in den Innenvielzahn 7 eingesetzt und mit der Welle 2 verschraubt, so dass die Schraubverbindung zwischen der Welle 2 und der Nabe 5 bei antrei- bendem Startergenerator gegen unkontrolliertes Lösen gesichert ist.

Die radiale Lagerung der Riemenscheibe 3 auf der Nabe 5 erfolgt über ein zweirei- higes Nadellager 10, das im Axialbereich des Poly-V-Profils 4 angeordnet ist. Das Nadellager 10 ist mit einem auf der Nabe 5 aufgepressten Lagerinnenring 1 1 , einem in der Riemenscheibe 3 eingepressten Lageraußenring 12 und zwei darin abwäl- zenden Nadelkränzen 13 und 14 als montagefertige Baueinheit ausgebildet. Die axiale Lagerung der Riemenscheibe 3 auf der Nabe 5 erfolgt über einen sich radial auswärts erstreckenden Bund 15 des Lagerinnenrings 1 1 , der einerseits als Anlauf für einen in der Riemenscheibe 3 eingepressten Stützring 16 und andererseits als Anlauf für einen sich radial einwärts erstreckenden Bund 17 des Lageraußenrings 12 dient.

Der Riemenscheibenentkoppler 1 umfasst weiterhin zwei parallel geschaltete Schraubendrehfedern 18 und 19, die je nach Betriebsmodus des Startergenerators Drehmoment zwischen der Welle 2 und dem Riemen übertragen, wobei die Federe- lastizität den Startergenerator von den Drehschwingungen der Kurbelwelle entkop- pelt. Im Start- und Boostbetrieb erfolgt die Drehmomentübertragung von der Welle 2 auf den Riemen via Nabe 5 - Schraubendrehfedern 18, 19 - Riemenscheibe 3 und im Generatorbetrieb vom Riemen auf die Welle 2 via Riemenscheibe 3 - Schrau- bendrehfedern 18, 19 - Nabe 5. Die Schraubendrehfedern 18, 19 bilden den in Figur 2 dargestellten Federsatz, wo- bei die äußere Schraubendrehfeder 19 die innere Schraubendrehfeder 18 bei glei- cher Federlänge und innerhalb desselben axialen Bauraums koaxial umschließt. Die Schraubendrehfedern 18, 19 sind gleichgängig und jeweils aus Rechteckdraht gewickelt, der so dimensioniert ist, dass die mit dem übertragenen Drehmoment korrespondierenden Materialspannungen beider Schraubendrehfedern 18, 19 im wesentlichen gleich hoch sind. Sowohl der Innendurchmesser Di der äußeren Schraubendrehfeder 19 als auch der Außendurchmesser Da der inneren Schrau- bendrehfeder 18 sind größer als der Durchmesser Dob des Poly-V-Profils 4, so dass die Schraubendrehfedern 18, 19 insbesondere das vergleichsweise hohe Start- o- der Boostmoment des Startergenerators mit ausreichender Dauerfestigkeit übertra- gen können. Unter dem Durchmesser Dob ist der auf Kugeln gemessene Prüfdurch- messer des Poly-V-Profils 4 (Diameter over balls) zu verstehen.

Aufgrund der vergleichsweise großen Federdurchmesser sind die Riemenscheibe 3 und die Nabe 5 jeweils mehrteilig. Die Riemenscheibe 3 umfasst ein erstes Rie- menscheibenteil 20 mit dem darauf angeformten Poly-V-Profil 4 und ein mit dem ersten Riemenscheibenteil 20 drehfest verbundenes zweites Riemenscheibenteil 21 , das als Federteller 22 (s. Figur 3) für die im Antrieb seitens der Riemenscheibe 3 verlaufenden Schraubendrehfederenden 23 und 24 ausgebildet ist. Die Nabe 5 umfasst ein erstes Nabenteil 25 mit dem darin eingeformten Innengewinde und ein mit dem ersten Nabenteil 25 drehfest verbundenes zweites Nabenteil 26, das als Federteller 27 (s. Figur 3) für die im Antrieb seitens der Nabe 5 verlaufenden Schraubendrehfederenden 28 und 29 ausgebildet ist. Das Schraubendrehfeder- ende 29 ist mit dem in Figur 2 nicht sichtbaren Schraubendrehfederende 24 iden- tisch.

Wie es in Zusammenschau der Figuren 2 bis 4 deutlich wird, ist der Wickelkörper der Schraubendrehfedern 18, 19 jeweils zylindrisch, wobei die Schraubendrehfe- derenden 23, 24 und 28, 29 gegenüber dem jeweiligen Wickelkörper sekantenför- mig abgewinkelt und in korrespondierenden Aufnahmen 30 und 31 bzw. 32 und 33 der zugehörigen Federteller 22, 27 drehfest eingehängt sind. Ausgehend von den Aufnahmen 30, 31 bzw. 32, 33 steigen beide Federteller 22, 27 entsprechend den Stirnseiten der Schraubendrehfedern 18, 19 axial rampenförmig an, um die Schrau- bendrehfedern 18, 19 axial abzustützen. Deren Wickelrichtung ist so gewählt, dass das Start- und Boostmoment über den umfänglichen Druckkontakt der Aufnahmen 30 bis 33 mit den umfänglichen Stirnseiten 34 bis 37 der Schraubendrehfederenden 23, 24 und 28, 29 übertragen wird, wobei sich die Wickelkörper der Schraubendreh- federn 18, 19 im Durchmesser aufweiten. In umgekehrter Richtung wird das Gene- ratormoment über den Formschluss der Aufnahmen 30 bis 33 mit den drehsicher darin eingehängten Schraubendrehfederenden 23, 24 und 28, 29 übertragen, wobei sich die Wickelkörper der Schraubendrehfedern 18, 19 im Durchmesser zusam- menziehen.

Das zweite Riemenscheibenteil 21 hat am generatorfernen Ende eine im Durch- messer gestufte Erweiterung 38, in die nach dem Verschrauben des Riemenschei- benentkopplers 1 auf die Welle 2 eine Schutzkappe 39 eingeschnappt wird.

Bezugszeichenliste

I Riemenscheibenentkoppler

2 Welle

3 Riemenscheibe

4 Poly-V-Profil

5 Nabe

6 Innengewinde

7 Innenvielzahn

8 Sicherungshülse

9 Außenvielzahn

10 Nadellager

I I Lagerinnenring

12 Lageraußenring

13 Nadelkranz

14 Nadelkranz

15 Bund

16 Stützring

17 Bund

18 Schraubendrehfeder

19 Schraubendrehfeder

20 erstes Riemenscheibenteil

21 zweites Riemenscheibenteil

22 Federteller

23 erstes Schraubendrehfederende

24 zweites Schraubendrehfederende

25 erstes Nabenteil

26 zweites Nabenteil

27 Federteller

28 Schraubendrehfederende

29 Schraubendrehfederende

30 Aufnahme 31 Aufnahme

32 Aufnahme

33 Aufnahme

34 Stirnseite 35 Stirnseite

36 Stirnseite

37 Stirnseite

38 Erweiterung

39 Schutzkappe