DE102005031294A1

DE102005031294A1 - Zugmitteltrieb eines Verbrennungskolbenmotors

Info

Publication number: DE102005031294A1
Application number: DE200510031294
Authority: DE
Inventors: Aleksandar Lutkic
Original assignee: Schaeffler KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2005-07-05
Filing date: 2005-07-05
Publication date: 2007-01-25
Anticipated expiration: 2025-07-06
Also published as: DE102005031294B4

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Zugmittelbetrieb (1) eines Verbrennungskolbenmotors (2), mit einem einseitig und zwei benachbarte Triebräder (4a, 4b) geführten Zugmittel (3), welches in einer Schlaufe zwischen den beiden Triebrädern (4a, 4b) hindurch um die Spannrolle (5) einer auf der gegenüberliegenden Seite angeordneten Spannvorrichtung (6) geführt ist, wobei die Spannvorrichtung (6) einen Spannhebel (7) aufweist, an dem die Spannrolle (5) drehbar gelagert ist und der mit einem dazu radial beabstandeten Schwenklager (8) schwenkbeweglich an einem Gehäuseteil (9) des Verbrennungskolbenmotors (2) befestigt sowie von einem Spannelement (10) mit einer von den beiden Triebrädern (4a, 4b) weggerichteten Spannkraft belastbar ist und bei dem das Zugmittel (3) in einem von einem der beiden Triebräder (4b) zu einem weiteren Triebrad (4c) verlaufenden Trum (12) nahe am Schwenklager (8) und/oder am Spannelement (10) vorbeigeführt ist. Zur Vermeidung einer Beschädigung des Zugmittels (3) und zur Erhöhung der Laufruhe des Zugmitteltriebs 1 ist vorgesehen, dass eine drehbar gelagerte Stützrolle (16) nahe einer Engstelle (13) zwischen dem Zugmittel (3) und der Spannvorrichtung (6) an der Spannvorrichtung (6) befestigt ist, durch die der Trum (12) des Zugmittels (3) von dem nahe liegenden Bauteil (8, 15) der Spannvorrichtung (6) weggerichtet radial ausgelenkt wird.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft einen Zugmitteltrieb eines Verbrennungskolbenmotors, mit einem einseitig um zwei benachbarte Triebräder geführten Zugmittel, welches in einer Schlaufe zwischen den beiden Triebrädern hindurch um die Spannrolle einer auf der gegenüberliegenden Seite angeordneten Spannvorrichtung geführt ist, wobei die Spannvorrichtung einen Spannhebel aufweist, an dem die Spannrolle drehbar gelagert ist, und der mit einem dazu radial beabstandeten Schwenklager schwenkbeweglich an einem Gehäuseteil des Verbrennungskolbenmotors befestigt sowie von einem Spannelement mit einer von den beiden Triebrädern weggerichteten Spannkraft belastbar ist, und bei dem das Zugmittel in einem von einem der beiden Triebräder zu einem weiteren Triebrad verlaufenden Trum nahe am Schwenklager und/oder am Spannelement vorbeigeführt ist.
Hintergrund der Erfindung
Bei dem Zugmitteltrieb der vorbezeichneten Art handelt es sich bevorzugt um einen Nebenaggregatetrieb, mittels dem über das Zugmittel und die zugeord neten Triebräder mehrere Nebenaggregate, wie ein elektrischer Generator, eine Kühlmittelpumpe, eine Servopumpe und ein Klimakompressor, von der Kurbelwelle des Verbrennungskolbenmotors angetrieben werden. Dabei erfolgt die Kraftübertragung zumeist reibschlüssig über ein als Keilriemen oder Multi-V-Riemen ausgebildetes Zugmittel. Es kann sich bei dem Zugmitteltrieb jedoch auch um einen Steuertrieb handeln, der im Wesentlichen zum Antrieb von Gaswechselsteuerungselementen, also von die Ein- und Auslassventile des Verbrennungskolbenmotors betätigenden Nockenwellen, durch die Kurbelwelle bestimmt ist. Die Kraftübertragung erfolgt in diesem Fall formschlüssig, z.B. über ein als Zahnriemen ausgebildetes Zugmittel. Bei derartigen Zugmitteltrieben ist eine Spannvorrichtung erforderlich, um eine sichere, schlupffreie Kraftübertragung zu gewährleisten, sowie einen Zahnsprung des Zugmittels zu vermeiden, der eine Verstellung der Steuerzeiten auslöst.

Eine weit verbreitete Bauart einer Spannvorrichtung eines Zugmitteltriebs ist beispielsweise jeweils aus der DE 100 13 978 A1 und der DE 101 05 616 A1 bekannt. Bei diesen Spannvorrichtungen ist die Spannrolle jeweils über ein Wälzlager drehbar an einem Spannhebel gelagert, der über ein Schwenklager schwenkbeweglich an einem Gehäuseteil des Verbrennungskolbenmotors befestigt ist. Das Schwenklager ist jeweils als Gleitlager ausgebildet und besteht im Wesentlichen aus einem gehäusefesten zylindrischen Lagerteil und einem koaxial dazu angeordneten hebelseitigen Lagerteil. Diese beiden Lagerteile sind jeweils über ein als schraubenförmige Torsionsfeder ausgebildetes internes Spannelement um die Schwenkachse gegeneinander verspannt.

In der Ausführungsform gemäß der DE 100 13 978 A1 ist das hebelseitige Lagerteil radial außen schwenkbar auf dem radial innen liegenden gehäuseseitigen Lagerteil gelagert, und die Torsionsfeder ist radial außen auf dem hebelseitigen Lagerteil angeordnet. In der Ausführungsform gemäß der DE 101 05 616 A1 ist das hebelseitige Lagerelement radial innen schwenkbar in dem radial außen liegenden gehäuseseitigen Lagerelement gelagert, und die Torsionsfeder ist radial außen in einem Hohlraum auf dem gehäuseseitigen Lagerteil angeordnet.

In einer Weiterbildung dieser Bauart ist die Spannvorrichtung gemäß der DE 100 44 125 A1 und gemäß der DE 101 46 612 A1 alternativ oder zusätzlich zu dem internen Spannelement mit einem externen Spannelement versehen. Das externe Spannelement ist bevorzugt als ein hydraulischer Stellzylinder ausgebildet, der an einem Ende radial beabstandet von der Schwenkachse des Schwenklagers an dem Spannhebel angelenkt und an dem anderen Ende gelenkig an dem Gehäuseteil des Verbrennungskolbenmotors befestigt ist. Alternativ zu der hydraulisch wirksamen Ausbildung kann das externe Spannelement auch pneumatisch, elektromotorisch, elektromagnetisch oder in andere Weise wirksam ausgebildet sein.

Besonders bei einem Nebenaggregatetrieb können abhängig von der Bauart des Verbrennungskolbenmotors und der Anzahl der Nebenaggregate sehr beengte Platzverhältnisse vorliegen, die dazu führen, dass das Zugmittel bei einer Anordnung der eingangs genannten Art in einem von einem der beiden Triebräder zu einem weiteren Triebrad verlaufenden Trum nahe des Schwenklagers oder des Spannelementes vorbeigeführt ist. Hierbei besteht mit zunehmender Länge des betreffenden Trums die Gefahr, dass das Zugmittel bei betriebsbedingt auftretenden Radialschwingungen in Kontakt mit einem angrenzenden Teil des Schwenklagers, eines internen Spannelementes oder eines externen Spannelementes tritt, welches zu Geräuschen und zu einem erhöhten Laufwiderstand des Zugmitteltriebs sowie zu einer Beschädigung und sogar zu einer Zerstörung des Zugmittels führen kann.

Die Anordnung einer zusätzlichen Umlenkrolle oder einer Gleitschiene ist in diesem Fall zumeist aus Platzgründen nicht möglich. Ebenso stehen hierfür aufgrund von innerhalb des angrenzenden Gehäuseteils des Verbrennungskolbenmotors verlaufenden Öl- und Kühlmittelkanälen häufig keine geeigneten Befestigungspunkte zur Verfügung.

Aufgabe der Erfindung

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Zugmitteltrieb der eingangs genannten Art auf möglichst einfache und kostengünstige Weise vor einer Beschädigung des Zugmittels durch einen ungewollten Kontakt mit anderen Bauteilen zu bewahren.

Zusammenfassung der Erfindung

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass durch die Anordnung einer drehbaren Stützrolle in der Nähe der Engstelle zwischen dem Zugmittel und der Spannvorrichtung ein unerwünschter Kontakt des Zugmittels mit einem Bauteil der Spannvorrichtung zuverlässig verhindert sowie durch die Befestigung der Stützrolle an der Spannvorrichtung selbst zudem ein zusätzlicher Befestigungspunkt an dem benachbarten Gehäuseteil des Verbrennungskolbenmotors vermieden werden kann.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des Hauptanspruchs. Demnach geht die Erfindung zunächst aus von einem Zugmitteltrieb eines Verbrennungskolbenmotors mit einem einseitig um zwei benachbarte Triebräder geführtem Zugmittel, welches in einer Schlaufe zwischen den beiden Triebrädern hindurch um die Spannrolle einer auf der gegenüber liegenden Seite angeordneten Spannvorrichtung geführt ist. Diese Spannvorrichtung weist einen Spannhebel auf, an dem die Spannrolle drehbar gelagert ist, und der mit einem dazu radial beabstandeten Schwenklager schwenkbeweglich an einem Gehäuseteil des Verbrennungskolbenmotors befestigt sowie von einem Spannelement mit einer von den beiden Triebrädern weggerichteten Spannkraft belastbar ist. Zudem ist das Zugmittel in einem von einem der beiden Triebräder zu einem weiteren Triebrad verlaufenden Trum nahe am Schwenklager und/oder am Spannelement vorbeigeführt.

Gemäß der Erfindung ist der Zugmitteltrieb außerdem dadurch gekennzeichnet, dass eine drehbar gelagerte Stützrolle nahe einer Engstelle zwischen dem Zugmittel und der Spannvorrichtung an der Spannvorrichtung befestigt ist, durch die der Trum des Zugmittels von dem nahe liegenden Bauteil der Spannvorrichtung weggerichtet radial ausgelenkt wird.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen dieses Zugmitteltriebs sind Gegenstand der Ansprüche 2 bis 9.

Durch die Stützrolle wird der betreffende Trum des Zugmittels in der Nähe der Engstelle geringfügig radial ausgelenkt, wodurch der Abstand des Zugmittels zu dem betreffenden Bauteil der Spannvorrichtung vergrößert wird und zusätzlich betriebsbedingt auftretende Radialschwingungen an dem betreffenden Trum des Zugmittels unterdrückt werden. Hierdurch wird einerseits ein unerwünschter Kontakt des Zugmittels mit Bauteilen der Spannvorrichtung zuverlässig verhindert und zugleich ein höherer Gleichlauf verbunden mit einer höheren Laufruhe des Zugmitteltriebs erreicht, welches insgesamt zu einer geringeren Belastung und zu einer längeren Lebensdauer der Bauteile des Zugmitteltriebs führt.

Die Stützrolle ist bevorzugt nahe dem Schwenklager an dem Spannhebel der Spannvorrichtung befestigt und macht somit die Schwenkbewegung des Spannhebels mit. Da der Schwenkbereich des Spannhebels aber klein und der Hebelarm der Stützrolle zu der Schwenkachse des Schwenklagers relativ kurz ist, hat eine betriebsbedingte Verschwenkung des Spannhebels keinen wesentlichen Einfluss auf die Position der Stützrolle.

Weist die Spannvorrichtung im Bereich des Schwenklagers wie in der DE 101 05 616 A1 gezeigt jedoch ein außen liegendes, gehäusefest montiertes Lagerteil auf, so ist die Stützrolle zweckmäßig an diesem befestigt, wodurch die Stützrolle dann ortsfest gelagert ist und keine Relativbewegung zu dem Zugmittel auftritt.

Insbesondere bei einer langen Trumlänge des betreffenden Abschnitts des Zugmittels ist die Stützrolle vorteilhaft weitgehend mittig an dem betreffenden Trum angeordnet, wodurch die wirksame Trumlänge halbiert und somit eine optimale Unterdrückung von Radialschwingungen des Zugmittels erreicht wird.

Damit die durch die Stützrolle verursachte Auslenkung des Zugmittels und die Stützkraft auf die Lagerung der Stützrolle gering bleiben, sowie die Umschlingungswinkel an den benachbarten Triebrädern nicht wesentlich verkleinert werden, andererseits aber eine ausreichende Stütz- und Dämpfungswirkung erzielt wird, liegt der Umschlingungswinkel des an der Stützrolle abgestützten Trums bevorzugt in einem Bereich zwischen 13° und 20°. Dadurch fällt bei einer Befestigung der Stützrolle an dem Spannhebel auch die Auswirkung einer Relativbewegung der Stützrolle auf das Zugmittel sehr gering aus.

Da die Stützrolle aufgrund der beengten Platzverhältnisse zumeist sehr kompakt mit einem kleinen Außendurchmesser ausgeführt sein muss, besteht deren Lagerung zweckmäßig aus einem auf einem Befestigungsbolzen angeordneten Nadellager.

Die mit dem Zugmittel in Kontakt tretende Außenkontur der Stützrolle kann als eine glattflächige zylindrische Lauffläche ausgebildet sein. Zur Verbesserung des Reibkontakts mit dem Zugmittel ist allerdings auch eine an die Innenkontur des Zugmittels angepasste Konturierung der Lauffläche möglich. So kann die zylindrische Lauffläche der Stützrolle beispielsweise bei der Verwendung eines Multi-V-Riemens mit entsprechend axial beabstandeten V-förmigen Ringnuten zum Eingriff der V-Stege des Multi-V-Riemens versehen sein. Unabhängig von einer Konturierung der Lauffläche kann die Stützrolle auch an den axialen Rändern der Lauffläche jeweils einen radial erhabenen ringförmigen Führungssteg aufweisen, wodurch das Zugmittel zusätzlich zur radialen Führung auch axial geführt wird und gegebenenfalls auftretende Axialschwingungen des Zugmittels unterdrückt werden.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beiliegenden Zeichnung an einigen Ausführungsformen näher erläutert. Darin zeigt
1 eine erfindungsgemäße Ausführung eines Zugmitteltriebs in einer schematische Axialansicht,
2 eine Spannvorrichtung des Zugmitteltriebs nach 1 in einer perspektivischen Ansicht, und
3 eine bekannte Ausführung des Zugmitteltriebs nach 1 in einer schematischen Axialansicht.
Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
Ein als Nebenaggregatezug ausgebildeter bekannter Zugmitteltrieb 1' eines Verbrennungskolbenmotors 2 gemäß 3 weist ein Zugmittel 3 auf, dass radial außen um zwei benachbarte Triebräder 4a, 4b und dazwischen in einer Schlaufe um eine Spannrolle 5 einer radial innen angeordneten Spannvorrichtung 6 geführt ist. Die Spannvorrichtung 6 weist einen Spannhebel 7 auf, an dem die Spannrolle 5 drehbar gelagert ist, und der mit einem dazu radial beabstandeten Schwenklager 8 schwenkbeweglich an einem Gehäuseteil 9 des Verbrennungskolbenmotors 2 befestigt sowie von einem vorliegend hydraulisch wirksam ausgebildeten Spannelement 10 mit einer von den beiden Triebrädern 4a, 4b weggerichteten Spannkraft belastbar ist.
Von dem unteren Triebrad 4b aus gesehen ist das Zugmittel 3 zu einem weiteren, als Umlenkrolle 11 ausgebildeten Triebrad 4c geführt, wobei der betreffende Trum 12 des Zugmittels 3 an einer Engstelle 13 nahe des Schwenklagers 8 der Spannvorrichtung 6 vorbeigeführt ist. Hierdurch besteht die Gefahr, dass das Zugmittel 3 bei betriebsbedingt an dem Trum 12 auftretenden Radialschwingungen 14 im Bereich des Schwenklagers 8 oder auch an der gehäuseseitigen Anlenkung 15 des Spannelementes 10 in Kontakt mit Bauteilen der Spannvorrichtung 6 kommt und dadurch beschädigt wird.
Die Gefahr eines diesbezüglichen Kontaktes ist im Bereich der Engstelle 13 deutlich höher als im Bereich der Anlenkung 15 des Spannelementes 10, da dort, im Bereich der Mitte des Trums 12, die größten schwingungsbedingten radialen Auslenkungen des Zugmittels 3 zu erwarten sind.
Die Lösung dieses technischen Problems ist in 1 veranschaulicht und besteht darin, dass in dem Zugmitteltrieb 1 eine drehbar gelagerte Stützrolle 16 nahe der Engstelle 13 an der Spannvorrichtung 6 befestigt ist, wodurch der Trum 12 des Zugmittels 3 geringfügig radial nach außen ausgelenkt wird. Hierdurch wird nicht nur eine Berührung des Zugmittels 3 mit Bauteilen der Spannvorrichtung 6 verhindert, sondern durch eine weitgehende Halbierung der freien Trumlänge 17 werden auch Radialschwingungen des Zugmittels 3 in diesem Bereich unterdrückt oder doch zumindest reduziert, und somit ein verbesserter Gleichlauf des Zugmitteltriebs 1 erreicht. Zusätzlich wird auch der Abstand des Zugmittels 3 von der Anlenkung 15 des Spannelementes 10 vorteilhaft vergrößert.
Durch die Anordnung der Stützrolle 16 an der Spannvorrichtung 6 wird ein zusätzlicher Befestigungspunkt an dem Gehäuseteil 9 des Verbrennungskolbenmotors 2 vermieden und die Montage des Zugmitteltriebs 1 vereinfacht.
Wie eine vergrößerte perspektivische Ansicht der erfindungsgemäß ausgebildeten Spannvorrichtung 6 in 2 verdeutlicht, ist die Stützrolle 16 vorliegend nahe des Schwenklagers 8 drehbar an dem Spannhebel 7 der Spannvorrichtung 6 befestigt.

1: Zugmitteltrieb, Nebenaggregatezug
1': Zugmitteltrieb, Nebenaggregatezug
2: Verbrennungskolbenmotor
3: Zugmittel
4a: Triebrad
4b: Triebrad
4c: Triebrad
5: Spannrolle
6: Spannvorrichtung
7: Spannhebel
8: Schwenklager
9: Gehäuseteil
10: Spannelement
11: Umlenkrolle
12: Trum
13: Engstelle
14: Radialschwingung
15: gehäuseseitige Anlenkung
16: Stützrolle
17: Trumlänge

Claims

Zugmitteltrieb (1) eines Verbrennungskolbenmotors (2), mit einem einseitig um zwei benachbarte Triebräder (4a, 4b) geführten Zugmittel (3), welches in einer Schlaufe zwischen den beiden Triebrädern (4a, 4b) hindurch um die Spannrolle (5) einer auf der gegenüberliegenden Seite angeordneten Spannvorrichtung (6) geführt ist, wobei die Spannvorrichtung (6) einen Spannhebel (7) aufweist, an dem die Spannrolle (5) drehbar gelagert ist, und der mit einem dazu radial beabstandeten Schwenklager (8) schwenkbeweglich an einem Gehäuseteil (9) des Verbrennungskolbenmotors (2) befestigt sowie von einem Spannelement (10) mit einer von den beiden Triebrädern (4a, 4b) weggerichteten Spannkraft belastbar ist, und bei dem das Zugmittel (3) in einem von einem der beiden Triebräder (4b) zu einem weiteren Triebrad (4c) verlaufenden Trum (12) nahe am Schwenklager (8) und/oder am Spannelement (10) vorbeigeführt ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine drehbar gelagerte Stützrolle (16) nahe einer Engstelle (13) zwischen dem Zugmittel (3) und der Spannvorrichtung (6) befestigt ist, durch die der Trum (12) des Zugmittels (3) von einem nahe liegenden Bauteil (8, 15) der Spannvorrichtung (6) weggerichtet radial ausgelenkt wird.
Zugmitteltrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützrolle (16) nahe des Schwenklagers (8) an dem Spannhebel (7) der Spannvorrichtung (6) befestigt ist.
Zugmitteltrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützrolle (16) an einem gehäusefest montierten Lagerteil des Schwenklagers (8) befestigt ist.
Zugmitteltrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützrolle (16) weitgehend mittig an dem abgestützten Trum (12) des Zugmittels (3) angeordnet ist.
Zugmitteltrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Umschlingungswinkel des an der Stützrolle (16) abgestützten Trums (12) zwischen 13° und 20° beträgt.
Zugmitteltrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützrolle (16) mit einem Nadellager auf einem Befestigungsbolzen drehbar gelagert ist.
Zugmitteltrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützrolle (16) mit einer glattflächig ausgebildeten zylindrischen Lauffläche versehen ist.
Zugmitteltrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützrolle (16) mit einer an die Innenkontur des Zugmittels (3) angepassten konturierten Lauffläche versehen ist.
Zugmitteltrieb nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützrolle (16) zumindest einseitig an einem axialen Rand der Lauffläche einen radial erhabenen ringförmigen Führungssteg aufweist.