DE102004012395A1

DE102004012395A1 - Spanneinheit für einen Aggregatetrieb

Info

Publication number: DE102004012395A1
Application number: DE102004012395A
Authority: DE
Inventors: Martin Dipl.-Ing. Ulm
Original assignee: INA Schaeffler KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2004-03-13
Filing date: 2004-03-13
Publication date: 2005-09-29
Anticipated expiration: 2024-03-14
Also published as: DE102004012395B4

Abstract

Spanneinheit (6) für einen Aggregatetrieb an einer Maschine, insbesondere Brennkraftmaschine, mit einem Riemen- (1) oder Kettentrieb mit Riemenscheiben (3 bis 5) oder Kettenrädern, die zumindest mit einer Welle der Maschine und einem Startergenerator drehverbunden sind, wobei die Spanneinheit (6) zwei Spannrollen (7, 8) aufweist, die an einem Spannarm (11) angeordnet sind, der an der Maschine gelagert (Lager 12) und mittels eines Federdämpferelements (14) abgestützt ist, und wobei je eine Spannrolle (7 und 8) im Leertrum und Zugtrum des Aggregatetriebs beim Betrieb des Startergenerators als Starter und Generator vorgesehen sind, wobei die Spannrollen (7 und 8) an einem Waagebalken (9) gelagert sind und der Waagebalken (9) am Spannarm (11) schwenkbar angelenkt (Anlenkstelle 10) ist.

Description

Gebiet der Erfindung
Spanneinheit für einen Aggregatetrieb an einer Maschine, insbesondere Brennkraftmaschine, mit einem Riemen- oder Kettentrieb, mit Riemenscheiben oder Kettenrädern, die zumindest mit einer Welle der Maschine und einem Startergenerator drehverbunden sind, wobei die Spanneinheit zwei Spannrollen aufweist, die an einem Spannarm angeordnet sind, der an der Maschine gelagert und mittels eines Federdämpferelements abgestützt ist, und wobei je eine Spannrolle im Leertrum oder Zugtrum des Aggregatetriebs beim Betrieb des Startergenerators als Starter und Generator vorgesehen sind.

Hintergrund der Erfindung

Eine derartige Spanneinheit ist durch die US-2001/0007839 A1 bekannt. Eine der Spannrollen ist am Ende des Spannarms gelagert. Es handelt sich dabei um die Spannrolle, die bei Normalbetrieb des Aggregatetriebs mit Antrieb durch die Welle der Brennkraftmaschine im Zugtrum vor dem Startergenerator liegt. Die zweite Rolle ist in der Nähe der Lagerung der Spannrolle an der Maschine an dem Spannarm befestigt. Sie liegt dann im Zugtrum des Aggregatetriebs vor dem Startergenerator, wenn der Startergenerator als Starter arbeitet und die Welle der Brennkraftmaschine antreibt. Da beide Spannrollen auf dem Spannarm festgelegt sind, können die Spannrollen sich nur gemeinsam bewegen, so dass es einer aufwendigen Abstimmung der Lage der Spannrollen zueinander und des Federdämpferelements bedarf. Dies wirkt sich insbesondere bei Schwingungen im Aggregatetrieb aus, so dass das dynamische Verhalten des Triebes schwer zu kontrollieren ist.

Weiterhin benötigt diese Spannrollenanordnung einen großen Bauraum, insbesondere einen großen Abstand des Aggregatetriebs zur Maschine, weil das Federdämpferelement zwischen der Maschine und dem Spannarm angeordnet ist und die Spannrollen auf der gegenüberliegenden Seite des Spannarms befestigt sein müssen.

Aufgabe der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es daher, diese Nachteile zu beheben und eine Spanneinheit zu schaffen, die einen geringen Raumbedarf mit flacher Bauform beansprucht und variabel platziert werden kann.

Weiterhin sollen die Kräfte, insbesondere am Spannarm reduziert werden, so dass günstiges und leichtes Serienmaterial benutzt werden kann.

Schließlich soll eine einfache Montage des Riemen- oder Kettentriebes ohne Sonderwerkzeuge möglich sein.

Zusammenfassung der Erfindung

Gelöst wird die Aufgabe der Erfindung dadurch, dass die Spannrollen an einem Waagebalken gelagert sind und dass der Waagebalken am Spannarm schwenkbar angelenkt ist.

Durch diese Ausgestaltung der Erfindung werden die Kräfte zwischen den beiden Spannrollen zunächst auf den Waagebalken übertragen, ohne dass diese auf den Spannarm belangen. Befindet sich beispielsweise der Riemen- oder Kettentrieb im Starterbetrieb, in dem der Startergenerator den Aggregatetrieb antreibt und damit auch die Welle der Maschine bzw. Brennkraftmaschine dreht, so befindet sich die eine Rolle im Zugtrum und wird radial aus dem Riementrieb herausgezogen. Die Rolle bewegt sich zu einem Totpunkt und zieht dabei über den Waagebalken die andere Spannrolle in Spannrichtung, bis ein Kräfteausgleich erfolgt. Die erste Rolle kann somit in dieser Position als fix angesehen werden. Das Federdämpferelement am Spannarm soll so ausgelegt werden, dass durch die unterstützende Federkraft die nötige Vorspannung im Leertrum, d.h. an der zweiten Spannrolle erzeugt wird.

Dynamische Schwingungen des Aggregatetriebes werden durch das Federdämpferelement aufgefangen, da die Rolle im Leertrum um die als fix betrachtete Rolle im Zugtrum schwingen kann.

Analog zum Starterbetrieb wird im Normalbetrieb, dann, wenn die Welle der Maschine, insbesondere Brennkraftmaschine, den Aggregatetrieb antreibt und der Startergenerator als Generator arbeitet, die Spannrolle, die beim Startbetrieb sich im Leertrum befand, nun als Spannrolle im Zugtrum und wird nun ihrerseits in einen Totpunkt gezogen und zieht über den Waagebalken die andere Rolle zur Spannung des Leertrums mit.

Da auf den Waagebalken im Wesentlichen nur Zugkräfte wirken, kann er z.B. aus Leichtmetall als Gussteil ausgeführt sein.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Anlenkstelle des Spannarms am Waagebalken zwischen den Lagerstellen der Spannrollen vorgesehen ist. Sie kann dabei mittig zwischen den Lagerstellen vorgesehen sein oder auch außermittig in Abstimmung auf die Kräfte im Aggregatetrieb und in Abhängigkeit der Spannkraft des Federdämpferelements.

Das Federdämpferelement ist in vorteilhafter Weise als eigenständige Baueinheit ausgeführt und einerseits an der Maschine und andererseits am Spannarm mit Abstand zu dessen Lagerung an der Maschine angelenkt. Die Anlenkung am Spannarm kann zwischen der Anlenkstelle des Spannarms am Waagebal ken und der Lagerung des Spannarms an der Maschine liegen oder auch außerhalb, wobei die Feder im Federdämpferelement im einen Fall als Druckfeder, im anderen Fall als Zugfeder ausgebildet ist. Diese Ausgestaltung des Federdämpferelements als eigenständige Baueinheit hat den Vorteil, dass nur geringer axialer Bauraum im Bereich des Aggregatetriebs an der Maschine erforderlich ist und der Spannarm unmittelbar an der Maschine gelagert sein kann. Das trifft auch für die Anlenkung des Waagebalkens an dem Spannarm zu, da der Waagebalken auch zwischen Spannarm und Maschine angeordnet sein kann.

In vorteilhafter Weise ist die Spanneinheit in Nähe des Startergenerators angeordnet, so dass die Spannrollen vor und hinter der Riemenscheibe oder des Kettenrades des Startergenerators in Drehrichtung des Aggregatetriebs gesehen angeordnet sind. Dadurch ergibt sich in vorteilhafter Weise die Möglichkeit, dass nach Lösen des Federdämpferelements an der Maschine oder am Spannarm eine leichte Riemen- oder Kettenmontage bzw. Riemen- oder Kettenwechsel möglich ist, da dann der Spannarm so geschwenkt werden kann, dass der Riemen- oder Kettentrieb hinreichend entspannt ist.

Je nach Betriebsverhältnissen des Aggregatetriebs, insbesondere des Ungleichförmigkeitsgrades der Brennkraftmaschine kann es von Vorteil sein, dass die Schwenkbewegung des Waagebalkens am Spannarm durch eine Dämpfungseinheit reduziert wird. Dies kann durch ein Reibelement in der Anlenkstelle erfolgen, aber auch durch ein getrenntes Dämpfungselement, z.B. ähnlich dem Federdämpferelement, das einerseits am Waagebalken angreift und andererseits in der Nähe der Lagerung des Spannarms an der Maschine angelenkt ist, um die Dämpfungskraft nicht als Schwenkkraft auf den Spannarm einwirken zu lassen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnungen verwiesen, in denen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung vereinfacht dargestellt ist.
Es zeigen:
1 eine skizzierte Seitenansicht einer Spanneinheit mit einem Aggregatetrieb im Startbetrieb,
2 eine skizzierte Seitenansicht gemäß 1 im Normalbetrieb und
3 eine skizzierte Seitenansicht des Aggregatetriebs gemäß 1 mit der Spanneinheit in Montagestellung.
Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
In den 1 bis 3 ist, soweit im Einzelnen dargestellt, mit 1 ein Riementrieb bezeichnet, der einen Riemen 2, eine Riemenscheibe der Brennkraftmaschine 3, eine Riemenscheibe eines Nebenaggregates 4 und eine Riemenscheibe 5 eines Startergenerators beinhaltet. Weiterhin ist mit 6 allgemein eine Spanneinheit bezeichnet, die eine Spannrolle 7 und 8 aufweist, die von außen an dem Riemen 2 anliegen. Die Spannrollen 7 und 8 sind an einem Waagebalken 9 gelagert, der seinerseits über eine Anlenkstelle 10 am Ende eines Spannarms 11 geführt ist. Der Spannarm 11 ist mittels eines Lagers 12 an der Brennkraftmaschine abgestützt und weist weiterhin einen Anlenkpunkt 13 für ein Federdämpferelement 14 auf, das nicht dargestellt, sich andererseits an der Brennkraftmaschine abstützt. Der Pfeil 15 gibt die Drehrichtung des Aggregatetriebes an.
Der Startbetrieb gemäß 1 ist dadurch gekennzeichnet, dass der Riemen 2 im Bereich der Spannrolle 8 als Zugtrum ausgebildet ist, weil der Startergenerator über die Riemenscheibe 5 die Brennkraftmaschine antreibt. Durch den als Zugtrum geschalteten Riemen 2 wird die Spannrolle 8 nach außen bewegt und zieht damit über den Waagebalken die Spannrolle 7 im Leertrumbereich mit sich. Gleichzeitig erfolgt über das Federdämpferelement, das eine Druckfeder aufweist, eine Spannung des gesamten Riementriebes 1.
Im Normalbetrieb gemäß 2 ist der Riemen 2 im Bereich der Spannrolle 7 als Zugtrum ausgebildet, weil der Antrieb über die Riemenscheibe 3 der Brennkraftmaschine erfolgt und die Riemenscheibe 5 des Startergenerators angetrieben wird. In diesem Fall zieht dann die Spannrolle 7 über den Waagebalken 9 die Spannrolle 8 mit, die sich dann im Leertrum befindet.
In 3 ist das äußere Ende des Federdämpferelements 14 gelöst und die Spanneinheit soweit umgeklappt, dass der Waagebalken 9 und die Spannrollen 7 und 8 sich in Nähe der Riemenscheibe 5 des Startergenerators befinden, wodurch der Riementrieb 1 soweit entspannt ist, dass eine leichte Montage bzw. Wechsel des Riemens 2 des Riementriebes 1 erfolgen kann.

1: Riementrieb
2: Riemen
3: Riemenscheibe der Brennkraftmaschine
4: Riemenscheibe eines Nebenaggregats
5: Riemenscheibe des Startergenerators
6: Spanneinheit
7: Spannrolle
8: Spannrolle
9: Waagebalken
10: Anlenkstelle
11: Spannarm
12: Lager
13: Anlenkpunkt
14: Federdämpferelement
15: Pfeil

Claims

Spanneinheit (6) für einen Aggregatetrieb an einer Maschine, insbesondere Brennkraftmaschine, mit einem Riemen- (1) oder Kettentrieb mit Riemenscheiben (3 bis 5) oder Kettenrädern, die zumindest mit einer Welle der Maschine und einem Startergenerator drehverbunden. sind, wobei die Spanneinheit (6) zwei Spannrollen (7, 8) aufweist, die an einem Spannarm (11) angeordnet sind, der an der Maschine gelagert (Lager 12) und mittels eines Federdämpferelements (14) abgestützt ist, und wobei je eine Spannrolle (7 und 8) im Leertrum und Zugtrum des Aggregatetriebs beim Betrieb des Startergenerators als Starter und Generator vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannrollen (7 und 8) an einem Waagebalken (9) gelagert sind und dass der Waagebalken (9) am Spannarm (11) schwenkbar angelenkt (Anlenkstelle 10) ist.
Spanneinheit (6) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlenkstelle (10) des Spannarms (11) am Waagebalken (9) zwischen den Lagerstellen der Spannrollen (7 und 8) vorgesehen ist.
Spanneinheit (6) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlenkstelle (10) in der Mitte zwischen den Lagerstellen der Spannrollen (7 und 8) liegt.
Spanneinheit (6) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anfenkstelle (10) am freien Ende des Spannarms (11) vorgesehen ist.
Spanneinheit (6) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Federdämpferelement (14) als eigenständige Baueinheit ausgeführt und einerseits an der Maschine und andererseits am Spannarm (11) mit Abstand zu dessen Lager (12) an der Maschine angelenkt ist.
Spanneinheit (6) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Lager (12) des Spannarms (11) an der Maschine und der Anlenkpunkt (13) des Federdämpferelements (14) an dem Spannarm (11) in Verbindung mit der Auslegung der Feder des Federdämpferelements (14) als Druck- oder Zugfeder so angeordnet und ausgelegt sind, dass die Spannrollen (7 und 8) am Trum des Aggregatetriebs vor und hinter der Riemenscheibe (5) des Startergenerators oder dessen Kettenrades anliegen.
Spanneinheit (6) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich der Abstand der Lagerstellen der Spannrollen (7 und 8) zueinander so gewählt ist, dass nach Lösen des Federdämpferelements (14) an der Maschine oder am Spannarm (11) der Riemen- (1) oder Kettentrieb zu dessen Montage hinreichend entspannbar ist.
Spanneinheit (6) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Waagebalken (9) und dem Spannarm (11) oder dem Lager (12) des Spannarmes an der Maschine eine Dämpfungseinrichtung zur Dämpfung der Bewegung des Waagebalkens (9) um die Anlenkstelle (10) vorgesehen ist.