DE10041585A1 - Selbstspanneinrichtung und Riemenspannung-Einstelleinrichtung - Google Patents
Selbstspanneinrichtung und Riemenspannung-EinstelleinrichtungInfo
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Abstract
Eine Selbstspanneinrichtung und eine Riemenspannung-Einstelleinrichtung mit einem Detektor für die Erfassung des Zeitpunkts, zu dem ein Riemen ausgetauscht werden muß. Das untere Ende eines Metallrings einer Öldichtung zum Verschließen einer oberen Öffnung eines Zylinders liegt frei. Ein Führungsflansch, der längs der inneren Oberfläche des Zylinders gleiten kann, ist an einer Schubstange angebracht. Durch den Kontakt des Führungsflansches mit dem freiliegenden Ende des Metallrings wird die Grenzposition des Vorwärtshubes der Schubstange erfaßt und der Zeitpunkt für den Austausch des Riemens wird gemeldet.
Description
Die Erfindung betrifft eine Selbstspanneinrichtung zum
Halten der Spannung eines Riemens wie etwa eines Nocken
wellen-Antriebsriemens in einer Fahrzeug-Brennkraftma
schine auf einem konstanten Wert sowie eine Riemenspan
nung-Einstelleinrichtung, die eine solche Selbstspannein
richtung verwendet.
Fig. 16 zeigt ein Riemenübertragungssystem in einer
Brennkraftmaschine zum Antreiben von Brennkraftmaschinen-
Nockenwellen. Es umfaßt eine Riemenscheibe P1, die an
einer Kurbelwelle 1 der Brennkraftmaschine angebracht
ist, Riemenscheiben P2, die an Nockenwellen 2 angebracht
sind, eine Riemenscheibe P3, die an einer Ölpumpen-An
triebswelle 3 angebracht ist, sowie einen Synchronriemen
4, der um diese Riemenscheiben gespannt ist, um die
Drehung der Kurbelwelle 1 an die Nockenwellen 2 und an
die Antriebswelle 3 zu übertragen.
Der Riemen 4 neigt im Laufe der Zeit aufgrund der Alte
rung zu einer Dehnung, ferner ändern sich aufgrund der
Wärmeausdehnung während des Betriebs der Brennkraftma
schine die Abstände zwischen den Riemenscheiben. Daher
ändert sich die Spannung im Synchronriemen 4. Um solche
Änderungen der Riemenspannung zu kompensieren, wird eine
Spannungseinstelleinrichtung verwendet. Die Spannungsein
stelleinrichtung von Fig. 16 umfaßt einen Riemenscheiben
arm 6, der um eine Welle 5 schwenkbar ist und eine Zug
riemenscheibe 9 trägt, sowie eine Selbstspanneinrichtung
7, die eine in Auswärtsrichtung vorbelastete Schubstange
8 aufweist, die die Riemenscheibe 9 gegen den Riemen 4
preßt. Wenn die Spannung des Riemens zunimmt oder ab
nimmt, wird die Schubstange 8 in den Zylinder der Selbst
spanneinrichtung 7 eingefahren bzw. aus diesem ausgefah
ren, um jegliche Änderung der Riemenspannung zu kompen
sieren und die Spannung konstant zu halten.
Solche Selbstspanneinrichtungen sind beispielsweise aus
JP 3-13647-A (Gbm) und aus JP 7-117130-A bekannt.
Wenn sich der Synchronriemen aufgrund der Alterung all
mählich dehnt, ist die Schubstange 8 aus dem Zylinder
ausgefahren, um jegliche Änderung der Riemenspannung zu
kompensieren.
Für ein Riemenübertragungssystem ohne derartige Selbst
spanneinrichtung 7 muß der Synchronriemen 4 ersetzt
werden, wenn das Fahrzeug ungefähr einhunderttausend
Kilometer gefahren ist. Wenn jedoch eine Selbstspannein
richtung verwendet wird, kann die Riemenspannung stabil
gehalten werden und kann ein Schlagen des Riemens verhin
dert werden, so daß seine Dauerhaftigkeit erhöht werden
kann. Dadurch kann die Garantieperiode für den Synchron
riemen weit über den Zeitpunkt hinaus verlängert werden,
zu dem der Wegstrecken-Kilometerzähler einhunderttausend
Kilometer anzeigt.
Der Hub der Schubstange 8 ist jedoch begrenzt. Wenn sich
die Schubstange vorwärts in eine Position jenseits ihres
effektiven Hubes bewegt, verliert die Selbstspanneinrich
tung ihr Spannungseinstellvermögen, d. h. die Fähigkeit,
die Spannung des Riemens konstant zu halten. Somit hängt
der Riemen durch und beginnt zu schlagen. Dadurch erhöht
sich die Möglichkeit, daß "Riemenscheibenzähne übersprun
gen werden" und wird die Dauerhaftigkeit des Riemens
verringert. Im schlimmsten Fall kann der Riemen beschä
digt werden.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine
Selbstspanneinrichtung und eine Riemenspannung-Ein
stelleinrichtung mit einer Einrichtung für die Erfassung
des Riemenaustauschzeitpunkts zu schaffen.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Selbstspanneinrich
tung nach Anspruch 1 bzw. durch eine Riemenspannung-
Einstelleinrichtung nach Anspruch 14. Weiterbildungen der
Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Wenn in der Selbstspanneinrichtung nach Anspruch 1 der
Riemen aufgrund der zeitlichen Alterung gedehnt worden
ist, wird die Schubstange ausgefahren. Die Erfassungsein
richtung erfaßt die Tatsache, daß sich die Schubstange in
die Grenzposition bewegt hat. Das Signal von der Erfas
sungseinrichtung meldet, daß die Selbstspanneinrichtung
fehlerhaft arbeitet und daß der Zeitpunkt für den Aus
tausch des Riemens gekommen ist.
In der Selbstspanneinrichtung nach Anspruch 3 gelangt die
Kontakteinrichtung mit dem freiliegenden Abschnitt des
Metallrings in Kontakt, um die Grenzposition zu erfassen.
In der Selbstspanneinrichtung nach Anspruch 7 kann der
Sensor zur Erfassung der Grenzposition der Schubstange
ein Hall-Sensor mit einem analogen Ausgang sein. Da sich
der analoge Ausgang vom Hall-Sensor bei einer Bewegung
der Schubstange und somit des Permanentmagneten ändert,
kann die Position der Schubstange im wesentlichen konti
nuierlich erfaßt werden, indem das analoge Signal vom
Hall-Sensor mittels eines A/D-Umsetzers in ein digitales
Signal umgesetzt wird und das digitale Signal in eine CPU
der Steuereinheit eingegeben wird, um verarbeitet zu
werden.
Bei der Erfassung der Position der Schubstange nimmt die
magnetische Kraft des Permanentmagneten mit steigender
Temperatur ab, während der Hall-Sensor bei einer Tempera
turänderung einen Ausgangssignal-Offset zeigt. Somit kann
bei der Erfassung der Position der Schubstange bei einer
Temperaturänderung ein Fehler auftreten. Auf die Kompen
sation eines solchen Fehlers sind die Ansprüche 10 bis 12
gerichtet.
Wenn in der Riemenspannung-Einstelleinrichtung nach An
spruch 14 die Schubstange ausgefahren wird, bis sie die
Grenzposition erreicht, betätigt der Riemenscheibenarm
den Erfassungsschalter, wodurch gemeldet wird, daß die
Selbstspanneinrichtung fehlerhaft arbeitet.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden deut
lich beim Lesen der folgenden Beschreibung bevorzugter
Ausführungsformen, die auf die Zeichnung Bezug nimmt, es
zeigen:
Fig. 1, 3 vertikale Schnittansichten einer Selbstspann
einrichtung gemäß einer ersten Ausführungs
form;
Fig. 2 eine vergrößerte Schnittansicht der Selbst
spanneinrichtung nach Fig. 1;
Fig. 4 einen Schaltplan zur Erläuterung der Schal
tung für die Erfassung der Hubgrenze der
Schubstange der Selbstspanneinrichtung nach
Fig. 1;
Fig. 5-8 Schnittansichten von Selbstspanneinrichtungen
gemäß einer zweiten, einer dritten, einer
vierten bzw. einer fünften Ausführungsform;
Fig. 9A ein Beispiel für die Hubgrenzen-Erfassungs
einrichtung der Ausführungsform nach Fig. 8;
Fig. 9B Beispiele von Signalen, die von der Schaltung
nach Fig. 9A erzeugt werden;
Fig. 10, 11 Schnittansichten von Selbstspanneinrichtungen
gemäß einer sechsten bzw. einer siebten Aus
führungsform;
Fig. 12 die Positionserfassungsschaltung der Ausfüh
rungsform nach Fig. 11;
Fig. 13 eine Schnittansicht einer Selbstspanneinrich
tung gemäß einer achten Ausführungsform;
Fig. 14 eine Schnittansicht einer Abwandlung der Ausfüh
rungsform nach Fig. 13;
Fig. 15 eine Vorderansicht einer Riemenspannung-Ein
stelleinrichtung, in der die Erfindung zur
Anwendung kommt; und
Fig. 16 die bereits erwähnte Vorderansicht eines
herkömmlichen Riemenübertragungssystems zum
Antreiben einer Nockenwelle.
Fig. 1 zeigt eine hydraulische Selbstspanneinrichtung 10
gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Diese Selbst
spanneinrichtung wird in der gleichen Weise wie die in
Fig. 16 gezeigte herkömmliche Selbstspanneinrichtung 7
verwendet, um auf den Riemenscheibenarm 6 eine Schubkraft
auszuüben.
Die Selbstspanneinrichtung 10 besitzt einen Zylinder 11
mit geschlossenem Boden und offener Oberseite, der eine
am unteren Abschnitt seiner Innenwand befestigte Hülse 12
besitzt. In der Hülse 12 ist ein Kolben 13 gleitend
angebracht.
Der Zylinder 11 ist durch den Kolben 13 in eine untere
Druckkammer 14 und einen oberen Behälter 15 unterteilt.
Letzterer besitzt eine offene Oberseite, die durch eine
Öldichtung 16 verschlossen ist, die ihrerseits durch
einen Einrastring 17 festgehalten wird, der seinerseits
mit einer ringförmigen Nut 18 in Eingriff ist, die an der
Innenwand des Zylinders 11 in der Nähe seiner oberen
Öffnung ausgebildet ist.
Der Zylinder 11 ist mit Hydrauliköl wie etwa Silikonöl
gefüllt, wobei zwischen dem Öl und der Öldichtung 16 eine
Luftschicht vorhanden ist.
Durch eine Bohrung, die in der Öldichtung 16 ausgebildet
ist, verläuft gleitend eine Schubstange 20, deren unteres
Ende in einer Aussparung 19 aufgenommen ist, die in der
Oberseite des Kolbens 13 ausgebildet ist. Ihr oberes Ende
ist über dem Zylinder 11 angeordnet.
Eine in der Druckkammer 14 angebrachte Feder 21 belastet
den Kolben 13 nach oben vor, um zu verhindern, daß er
sich von der Schubstange 20 trennt. Der Kolben 13 ist mit
einem Durchlaß 22 versehen, durch den die Druckkammer 14
und der Behälter 15 miteinander in Verbindung stehen. Ein
Rückschlagventil 23 verschließt und öffnet den Durchlaß
22. Das Rückschlagventil 23 ist so beschaffen, daß es den
Durchlaß 22 öffnet, wenn der Druck in der Druckkammer 14
niedriger als der Druck im Behälter 15 ist, und den
Durchlaß 22 verschließt, wenn der erstere höher als der
letztere ist.
An der Schubstange 20 ist ein Führungsflansch 24 ange
bracht, der mit der Innenwand des Zylinders 11 in Gleit
kontakt ist. Im Führungsflansch 24 ist eine Durchgangs
bohrung 25 ausgebildet. Um die Schubstange 20 ist zwi
schen dem Flansch 24 und der Oberseite der Hülse 12 eine
Druckeinstellfeder 26 angebracht, um den Flansch nach
oben vorzubelasten, um ihn gegen eine Schulter 27 der
Schubstange 20 gepreßt zu halten. Die Schubstange wird
somit durch die Feder 26 nach oben vorbelastet.
Im Behälter 15 ist um die Schubstange 20 eine Trennein
richtung 28 angebracht, deren unterer Flansch 28a durch
das untere Ende der Feder 26 gegen die Hülse 12 gepreßt
wird, so daß er nicht axial beweglich ist.
Die Trenneinrichtung 28 hat die Form eines nach oben sich
verjüngenden Kegelstumpfes, derart, daß zwischen dem
oberen Ende mit kleinen Durchmesser der Trenneinrichtung
28 und der Schubstange 20 ein schmaler Spalt definiert
ist. Die Trenneinrichtung dient dazu, jegliche im Ölbe
hälter 15 vorhandene Blasen daran zu hindern, in die
Druckkammer 14 einzutreten. Hierzu ist sie ausreichend
hoch, jedoch kurz genug, um nicht von der Öloberfläche
vorzustehen.
Die hydraulische Selbstspanneinrichtung mit dem obigen
Aufbau ist in dem Riemenübertragungssystem nach Fig. 16
angebracht. Wenn die Spannung im Riemen 4 zunimmt und der
Abwärtsdruck auf die Schubstange 20 und auf den Kolben 13
vom Riemen über die Kraft der Druckeinstellfeder 26
hinaus ansteigt, beginnt das Öl in der Druckkammer durch
einen schmalen Spalt, der zwischen der Hülse 12 und dem
Kolben 13 ausgebildet ist, in den Behälter 15 zu entwei
chen. Das Volumen der Druckkammer 14 nimmt daher allmäh
lich ab, so daß die Schubstange 20 und der Kolben 13 sich
langsam absenken.
Wenn der Synchronriemen 4 andererseits durchhängt, wird
die Schubstange 20 durch die Feder 26 nach oben gescho
ben, wobei der Kolben 13 durch die Feder 21 nach oben
geschoben wird. Sobald sich der Kolben 13 nach oben zu
bewegen beginnt, fällt der Druck in der Druckkammer 14
plötzlich ab, so daß das Rückschlagventil 23 den Durchlaß
22 plötzlich öffnet. Somit werden die Schubstange 20 und
der Kolben 13 nach oben geschoben und das Öl im Behälter
15 kann gleichmäßig in die Druckkammer 14 strömen. Die
Schubstange 20 kann somit schnell ausfahren, um jegliches
Durchhängen des Riemens zu absorbieren.
Der Synchronriemen 4 neigt im Laufe der Zeit aufgrund der
Alterung zu einer Dehnung. Wenn sich der Riemen dehnt,
fährt die Schubstange 20 im Laufe der Zeit allmählich
aus, um die Dehnung des Riemens zu kompensieren.
Obwohl der Hub der Schubstange 20 der Selbstspanneinrich
tung 10 unter Berücksichtigung dieser Faktoren bestimmt
wird, kann die Schubstange 20 bei einer erhöhten zurück
gelegten Fahrstrecke des Fahrzeugs zwischen zwei Wartun
gen des Riemens oder aufgrund einer anomalen Dehnung des
Riemens über ihre Hubgrenze ausgefahren werden.
Die Hubgrenze der Schubstange 20 befindet sich an einem
Punkt, an dem der Führungsflansch 24 an der Öldichtung 16
anschlägt, weil die Feder 26 dann, wenn der Flansch 24 an
der Öldichtung 16 anschlägt, die Schubstange 20 nicht
weiter nach außen schieben kann. Ab diesem Zeitpunkt ist
es nicht mehr möglich, die Riemenspannung konstant zu
halten.
Die Selbstspanneinrichtung der Erfindung besitzt eine
Einrichtung 30 für die Erfassung der Hubgrenze der Schub
stange 20.
Diese Erfassungseinrichtung 30 wird im folgenden be
schrieben. Die Selbstspanneinrichtung 10 ist an einem
(nicht gezeigten) Motorblock angebracht. Der Zylinder 11
ist aus einer Aluminiumlegierung hergestellt und der
Führungsflansch 24, der mit dem Zylinder 11 in Gleitkon
takt ist, ist aus einem leitenden Material wie etwa Eisen
hergestellt. Somit liegt der Flansch 24 auf elektrischem
Massepotential.
Wie in Fig. 2 gezeigt ist, ist in die Öldichtung 16 ein
Elektrodenring 16a aus einem leitenden Metall eingebet
tet, um die Öldichtung zu verstärken. Der Ring 16a steht
mit seinem unteren Ende vom unteren Ende der Dichtung 16
vor und ist über einen Draht 31 mit einer Stromquelle
verbunden.
Wenn die Schubstange 20 bis zu ihrer Hubgrenze ausfährt,
gelangt der Flansch 24 mit dem unteren Ende des Rings 16a
in Kontakt, wie in Fig. 3 gezeigt ist, so daß das Poten
tial des Rings 16a auf Massepotential abfällt. Mit ande
ren Worten, der Ring 16a und der Flansch 24 bilden einen
Kontaktschalter einer Schaltung, wie sie in Fig. 4 ge
zeigt ist.
Der Draht 31 ist über einen Verbinder mit einer (nicht
gezeigten) Motorsteuereinheit verbunden. Die Steuerein
heit erfaßt anhand der Potentialänderung des Rings 16a
die Tatsache, daß die Schubstange 20 bis zu ihrer Hub
grenze ausgefahren ist, und meldet dem Fahrer diese
Tatsache, indem sie zum Beispiel eine Lampe erleuchtet.
Der Fahrer weiß dann, daß die Selbstspanneinrichtung 10
fehlerhaft arbeitet und daß der Synchronriemen durch
einen neuen Synchronriemen ersetzt werden muß.
In der in Fig. 5 gezeigten Ausführungsform wird anstatt
des Drahts 31 ein Verbinder 32 verwendet. Er umfaßt ein
Gehäuse 33, das aus einem Isoliermaterial wie etwa Kunst
harz hergestellt und am Zylinder 11 befestigt ist, und
einen metallischen Verbindungsstift 35, der im Gehäuse 33
gleitend unterstützt ist. Eine Feder 34 ist um den Stift
35 so angebracht, daß sie den Stift 35 gegen einen Hilfs
ring 36 preßt, der in die Öldichtung 16 eingebettet ist
und mit dem Ring 16a verschweißt ist. Der Ring 36 wird an
einem Kontakt mit dem Zylinder 11 durch eine Nut 37
gehindert, die in der Innenwand des Zylinders ausgebildet
ist.
Der Stift 35 kann mit dem Ring 36 nicht durch Kontakt,
sondern durch Stechen des Stifts 35 in den Ring 36 ver
bunden sein.
Der Verbindungsstift 35 erzeugt daher ein Signal, das
angibt, daß die Schubstange 20 bis zu ihrer Hubgrenze
ausgefahren ist, wenn der Flansch 24 am Ring 16a an
schlägt.
Der Detektor 30 von Fig. 6A besitzt eine becherförmige
Elektrodenhalterung 38 aus Kunstharz, die in den Zylinder
11 durch dessen obere Öffnung eingesetzt ist und am
Zylinder durch Stifte 39 befestigt ist. Die Halterung 38
unterstützt eine ringförmige Elektrode 40, die koaxial
zur Schubstange 20 angebracht ist. Ein Anschlußstift 42
ist am Zylinder 11 über ein Isolierelement 41 befestigt
und mit der Elektrode 40 über einen Verbinder 43 verbun
den.
Die Schubstange 20 ist an ihrem oberen Ende mit einem
Abschnitt 44 mit kleinem Durchmesser ausgebildet, der an
seinem unteren Ende eine Schulter 45 definiert. Die
Schulter 45 ist an einer Position vorgesehen, derart, daß
die Elektrode 40 an der Schulter anschlägt, wenn die
Schubstange 20 bis zu ihrer Hubgrenze ausgefahren ist,
wie in Fig. 6B gezeigt ist. In diesem Zustand wird ein
Signal erzeugt, das angibt, daß die Schubstange bis zu
ihrer Hubgrenze ausgefahren ist.
Der Detektor 30 von Fig. 7 enthält einen Verbinder 46,
der ein Gehäuse 47 aus Kunstharz, das an der Oberseite
des Zylinders 11 vorgesehen ist, sowie eine Elektrode 48
umfaßt, die einteilig mit dem Gehäuse 47 hergestellt
wird, wenn das Gehäuse gegossen wird. Ein Stift 49 steht
vom oberen Abschnitt der Schubstange 20 radial auswärts
vor, um an der Elektrode 48 anzuschlagen, wenn sich die
Schubstange bis zu ihrer Hubgrenze bewegt hat.
Der Detektor von Fig. 8A enthält eine Spule 50, die um
einen ringförmigen Kern 51 gewickelt ist, der in den
Zylinder 11 in der Nähe seiner oberen Öffnung eingesetzt
ist. Zwei im Zylinder 11 angebrachte Einrastringe 52
verhindern eine axiale Bewegung des Kerns 51.
Die Schubstange 20 ist an ihrem oberen Ende mit einem
Abschnitt 53 mit kleinem Durchmesser versehen, auf den
eine Hülse 54 gepreßt ist, die aus einem Werkstoff mit
einer magnetischen Permeabilität hergestellt ist, die von
derjenigen des Werkstoffs, aus dem die Schubstange 20
hergestellt ist, verschieden ist. Beispielsweise ist sie
aus einem Aluminiumwerkstoff hergestellt, wenn die
Schubstange 20 aus einem Eisenwerkstoff hergestellt ist.
Die Hülse 54 ist an der Schubstange 20 derart angebracht,
daß sich ihre Unterkante gegenüber der Spule 50 befindet,
wenn die Schubstange 20 sich bis zu ihrer Hubgrenze
bewegt hat, wie in Fig. 8B gezeigt ist. Da die Hülse 54
und die Schubstange 20 unterschiedliche magnetische
Permeabilitäten besitzen, ändert sich in diesem Zustand
der Ausgang der Spule 50. Aufgrund der Änderung des
Ausgangs der Spule 50 kann unter Verwendung einer Schal
tung, wie sie in Fig. 9A gezeigt ist, erfaßt werden, daß
die Schubstange 20 bis zu ihrer Hubgrenze ausgefahren
ist.
In dieser Anordnung ist ein Ende der Spule 50 mit einer
Signalschaltung verbunden, die einen Oszillator 55 mit
mehreren zehn kHz und einen Widerstand 56 enthält. Das
Wechselstromsignal (I) von der Spule 50 wird durch eine
Diode 57 und durch einen Kondensator 58 gleichgerichtet
und geglättet, woraus sich ein Signal (II) ergibt. Das
Signal (II) wird in einen Komparator 59 eingegeben, in
dem der Punkt, an dem sich die Amplitude aufgrund einer
Änderung der Induktivität geändert hat, durch Vergleich
mit einem Schwellenwert erfaßt wird, wobei ein Signal
(III), das die Hubgrenze angibt, erzeugt wird.
Der Detektor 30 von Fig. 10A umfaßt einen ringförmigen
Permanentmagneten 66, der am Führungsflansch 24 befestigt
ist, der in dieser Ausführungsform aus einem nicht magne
tisierbaren Werkstoff hergestellt ist, sowie einen Sensor
67, der an der äußeren Oberfläche des Zylinders 11 an
einer Position befestigt ist, die sich radial gegenüber
dem Magneten 66 befindet, wenn die Schubstange 20 bis zu
ihrer Hubgrenze ausgefahren ist. Der Sensor 67 erfaßt die
Hubgrenze aufgrund einer Änderung der Stärke der magneti
schen Kraft des Magneten 66, die sich in Abhängigkeit vom
Abstand zwischen dem Sensor 67 und dem Magneten 66 än
dert.
Der Sensor 67 kann ein Hall-Sensor mit analogem Ausgang
sein. Das analoge Signal vom Hall-Sensor 67 wird in einem
Analog-/Digital-Umsetzer in ein digitales Signal umge
setzt und in eine (nicht gezeigte) Motorsteuereinheit
eingegeben. Das digitale Signal gibt den Abstand zwischen
dem Sensor und dem Magneten an. Somit kann nicht nur die
Hubgrenze der Schubstange, sondern jede Position der
Schubstange beispielsweise durch Vergleichen des Ein
gangssignals mit mehreren Schwellenwerten, wovon jeder
einer anderen Position der Schubstange entspricht, erfaßt
werden. Der Detektor gemäß dieser Ausführungsform kann
somit die Position der Schubstange in der Nähe ihrer Hub
grenze erfassen und beispielsweise bereits auf dieser
Stufe ein Warnsignal erzeugen. Dies ermöglicht eine
frühere Ersetzung oder Wartung des Riemens.
Die magnetische Kraft des Permanentmagneten 66 nimmt bei
ansteigender Temperatur ab. Der Hall-Sensor 67 besitzt
einen temperaturabhängigen Ausgangssignal-Offset. Somit
sollte der Detektor für eine genaue Erfassung der Posi
tion der Schubstange 20 mit einer Temperaturkompensati
onseinrichtung, wie sie in den Fig. 11 und 12 gezeigt
ist, versehen sein, um einen durch die Temperaturänderung
verursachten Fehler zu vermeiden.
Diese Einrichtung umfaßt einen Temperatursensor 68, der
am Zylinder 11 in der Nähe des Hall-Sensors 67 angebracht
ist, und eine Steuereinheit 69, die einen A/D-Umsetzer
für die Umsetzung der Signale vom Hall-Sensor 67 und vom
Temperatursensor 68 in digitale Signale sowie eine Zen
traleinheit, die so programmiert ist, daß sie das Positi
onserfassungssignal vom Sensor 67 aufgrund des Tempera
tursignals vom Temperatursensor 68 korrigiert, umfaßt, um
die Position der Schubstange 20 zu erfassen.
Somit kann der Detektor mit einer solchen Temperaturkom
pensation die Position der Schubstange stets mit hoher
Genauigkeit selbst bei hoher Umgebungstemperatur erfas
sen. Statt des Temperatursensors 68 kann irgendein Tempe
ratursensor, der in verschiedenen Teilen des Fahrzeugs
verwendet wird, zum Beispiel ein Wassertemperaturfühler
für den Kühler, verwendet werden.
Der Detektor 30 von Fig. 13 umfaßt einen ringförmigen
Permanentmagneten 66, der am Führungsflansch 24 befestigt
ist, der in dieser Ausführungsform aus einem nicht magne
tisierbaren Werkstoff hergestellt ist, und einen Sensor
67a, der an der äußeren Oberfläche des Zylinders 11 an
einer Position angebracht ist, die sich dem Magneten 66
radial gegenüber befindet, wenn die Schubstange 20 bis zu
ihrer Hubgrenze ausgefahren ist, sowie mehrere Sensoren
67b, 67c, die an der äußeren Oberfläche des Zylinders 11
unterhalb des Sensors 67a an Positionen angebracht sind,
die sich dem Magneten 66 radial gegenüber befinden, wenn
sich die Schubstange 20 an Zwischenpositionen vor dem
Erreichen ihrer Hubgrenze befindet.
Die Sensoren 67a, 67b und 67c sind Hall-Sensoren mit
Kontaktausgang, die nur eingeschaltet werden, wenn sich
der Magnet 66 nahe bei ihnen befindet. Somit ist es durch
die Erfassung, welcher Sensor eingeschaltet ist, möglich,
die Position der Schubstange 20 ungefähr zu erfassen.
In den Ausführungsformen der Fig. 10 bis 13 ist der
Permanentmagnet 66 an der oberen Oberfläche des Führungs
flansches 24 angebracht. Statt dessen kann er jedoch zwei
Ringhälften aufweisen, die in einer ringförmigen Nut 24a
(Fig. 14) aufgenommen sind, die in der radial äußeren
Oberfläche des Flansches 24 ausgebildet sind. Der Magnet
66 besitzt einen Außendurchmesser, der kleiner als derje
nige des Flansches 24 ist, um ihn an einem Kontakt mit
der Innenwand des Zylinders 11 zu hindern.
Fig. 15 zeigt eine Spannungseinstelleinrichtung, die
einen Riemenscheibenarm 61 umfaßt, der um einen Stift 60
schwenkbar ist und an einem freien Ende eine Spannungs
riemenscheibe 62 trägt. Am anderen freien Ende ist ein
Vorsprung 64 ausgebildet. Der Arm 61 wird durch eine
Selbstspanneinrichtung 10 in der Weise vorbelastet, daß
er in eine Richtung schwenkt, in der die Riemenscheibe 62
gegen einen Synchronriemen 63 gepreßt wird.
Ein Schalter 65 ist an einer Position vorgesehen, derart,
daß der Vorsprung 64 am Schalter 65 anschlägt und diesen
schließt, wenn die Schubstange 20 der Selbstspanneinrich
tung 10 bis zu ihrer Hubgrenze ausgefahren ist. Somit ist
es möglich, die Hubgrenzposition der Schubstange 20 zu
erfassen.
Die Schubstange 20 der Selbstspanneinrichtung 10 wird
ein- und ausgefahren, um jegliche Änderung der Spannung
des Riemens 63 zu kompensieren. Mit anderen Worten, die
Selbstspanneinrichtung, die in der Riemenspannung-Ein
stelleinrichtung verwendet wird, ist von einem Typ, bei
dem die Schubstange 20 eine Hubgrenze aufweist.
Durch Erfassen der Hubgrenze der Schubstange 20 kann dem
Fahrer gemeldet werden, daß die Selbstspanneinrichtung
ihre Funktion eingebüßt hat und daß der Synchronriemen
ausgetauscht werden muß. Dadurch wird die Sicherheit der
Riemenübertragung verbessert.
Claims (14)
1. Selbstspanneinrichtung, die einen Zylinder (11),
eine Schubstange (20), die im Zylinder (11) gleitend
aufgenommen ist, und eine Feder (26), die bestrebt ist,
die Schubstange (20) aus dem Zylinder (11) auszufahren,
umfaßt, wobei die Schubstange (20) in axialer Richtung
beweglich ist, um jegliche Änderung der Spannung in einem
Riemen (63) zu kompensieren,
gekennzeichnet durch
einen Detektor (30), der eine Grenzposition für
ein Auswärtshub der Schubstange (20) erfaßt.
2. Selbstspanneinrichtung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß der Detektor (30) eine Elektrode
(16a), die am Zylinder (11) über ein Isolierelement (16)
angebracht ist, sowie eine Kontakteinrichtung (24) um
faßt, die an der Schubstange (20) vorgesehen ist, um mit
der Elektrode (16a) in Kontakt zu gelangen, wenn die
Schubstange (20) bis in ihre Grenzposition ausgefahren
ist.
3. Selbstspanneinrichtung nach Anspruch 2, dadurch
gekennzeichnet, daß die Elektrode ein Metallring (16a)
ist, der eine Öldichtung (16) zum Verschließen einer
Öffnung des Zylinders (11) verstärkt, und die Kontaktein
richtung ein Führungsflansch (24) ist, der an der
Schubstange (20) fest angebracht ist und längs der inne
ren Umfangsfläche des Zylinders (11) geführt wird.
4. Selbstspanneinrichtung nach Anspruch 2, dadurch
gekennzeichnet, daß die Schubstange (20) in einem oberen
Abschnitt mit einem Abschnitt (44) mit kleinem Durchmes
ser versehen ist und die Kontakteinrichtung eine Schulter
(45) ist, die am unteren Ende des Abschnitts (44) mit
kleinem Durchmesser ausgebildet ist, wobei die Elektrode
(40) an einer Position vorgesehen ist, derart, daß die
Schulter (45) mit der Elektrode (40) in Kontakt gelangt,
wenn die Schubstange (20) bis in ihre Grenzposition aus
gefahren ist.
5. Selbstspanneinrichtung nach Anspruch 2, dadurch
gekennzeichnet, daß die Kontakteinrichtung ein Stift (49)
ist, der an der Schubstange (20) in der Nähe ihres oberen
Endes angebracht ist und radial auswärts vorsteht, und
die Elektrode (48) an einer Position vorgesehen ist,
derart, daß der Stift (49) mit der Elektrode (48) in
Kontakt gelangt, wenn die Schubstange (20) bis in ihre
Grenzposition ausgefahren ist.
6. Selbstspanneinrichtung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß der Detektor (30) eine Erfassungs
spule (50), die an der Innenwand des Zylinders (11) so
angebracht ist, daß sie zur Schubstange (20) koaxial ist,
und ein Erfassungselement (54) umfaßt, das an der
Schubstange (20) in der Nähe ihres oberen Endes vorgese
hen ist und eine magnetische Permeabilität besitzt, die
von derjenigen der Schubstange (20) verschieden ist,
wobei das Erfassungselement (54) eine Unterkante auf
weist, die eine Grenze zwischen dem Element (54) und der
Schubstange (20) definiert, wobei die Unterkante so
angeordnet ist, daß sie sich der Spule (50) gegenüber
befindet, wenn die Schubstange (20) bis in ihre Grenzpo
sition ausgefahren ist, wodurch die Grenzposition auf
grund einer Änderung des Ausgangs der Erfassungsspule
(50) erfaßt wird.
7. Selbstspanneinrichtung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß der Detektor (30) einen ringförmigen
Permanentmagneten (66), der einteilig mit der Schubstange
(20) ausgebildet ist, sowie einen Sensor (67) umfaßt, der
an der äußeren Oberfläche des Zylinders (11) angebracht
ist, um die vom Permanentmagneten (66) erzeugte magneti
sche Kraft zu erfassen, wobei sich der Permanentmagnet
(66) an einer Position gegenüber dem Sensor (67) befin
det, wenn die Schubstange (20) bis in ihre Grenzposition
ausgefahren ist, wodurch die Grenzposition anhand der vom
Sensor (67) erfaßten magnetischen Kraft erfaßt wird.
8. Selbstspanneinrichtung nach Anspruch 7, gekenn
zeichnet durch einen zusätzlichen Sensor (67b, 67c), der
die magnetische Kraft erfaßt, die vom Permanentmagneten
(66) erzeugt wird, wobei der zusätzliche Sensor (67b,
67c) an der äußeren Oberfläche des Zylinders (11) an
einer Position angebracht ist, derart, daß sich der
Permanentmagnet (66) gegenüber dem zusätzlichen Sensor
(67b, 67c) befindet, bevor die Schubstange (20) in ihre
Grenzposition ausgefahren ist.
9. Selbstspanneinrichtung nach Anspruch 7, dadurch
gekennzeichnet, daß der Sensor (67) einen analogen Aus
gang erzeugt, der die magnetische Kraft des Permanentma
gneten (66) angibt.
10. Selbstspanneinrichtung nach einem der Ansprüche 7
bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Detektor (30)
einen Temperatursensor (68) und eine Temperaturkompensa
tionseinheit (69) zum Korrigieren des Ausgangs des Sen
sors (67) anhand des Ausgangs des Temperatursensors (68)
umfaßt.
11. Selbstspanneinrichtung nach Anspruch 10, dadurch
gekennzeichnet, daß der Temperatursensor (68) in der Nähe
des Sensors (67) vorgesehen ist.
12. Selbstspanneinrichtung nach Anspruch 10, dadurch
gekennzeichnet, daß der Temperatursensor (68) ein Sensor
ist, der bereits in einem Fahrzeug, in dem die Selbst
spanneinrichtung angebracht ist, vorhanden ist.
13. Selbstspanneinrichtung nach einem der Ansprüche 7
bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Permanentmagnet
(66) an dem Führungsflansch (24) unterstützt ist, der an
der Schubstange (20) angebracht ist, so daß er längs der
Innenwand des Zylinders (11) gleiten kann.
14. Riemenspannung-Einstelleinrichtung, die einen
schwenkbaren Riemenarm (61), der eine Spannungsriemen
scheibe (62) zum Spannen eines Riemens (63) unterstützt,
und eine Selbstspanneinrichtung (10), die einen Zylinder
(11) und eine Schubstange (20) umfaßt, enthält, wobei die
Schubstange (20) zum Riemenscheibenarm (61) vorbelastet
ist, um den Riemenscheibenarm (61) in eine Richtung zu
schwenken, in der die Spannungsriemenscheibe (62) gegen
den Riemen (63) gepreßt wird,
gekennzeichnet durch
einen Schalter (65), der an einer Position vorge
sehen ist, derart, daß der Riemenscheibenarm (61) am
Schalter (65) anschlägt und diesen schließt, wenn die
Schubstange (20) in die Grenzposition ihres Vorwärtshubes
ausgefahren ist.
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