DE102005033321A1

DE102005033321A1 - Umschlingungstrieb

Info

Publication number: DE102005033321A1
Application number: DE200510033321
Authority: DE
Inventors: Bolko Dipl.-Ing. Schuseil; Michael Dipl.-Ing. Bogner; Roman Dipl.-Ing. Kern
Original assignee: Schaeffler KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2005-07-16
Filing date: 2005-07-16
Publication date: 2007-01-25

Abstract

Umschlingungstrieb, umfassend wenigstens ein umlaufendes Umschlingungsmittel (8), welches von wenigstens einem Antriebselement (9) angetrieben wird und welches wenigstens ein Abtriebselement (10) antreibt, sowie wenigstens eine erste auf das Umschlingungsmittel (8) wirkende Spannvorrichtung (13) in einem Bereich des Umschlingungstriebs, in dem das Umschlingungsmittel (8) in seiner Umlaufrichtung das Antriebselement (9) verlässt und das nächsrtgelegene Abtriebselement (10) erreicht, und wenigstens eine zweite auf das Umschlingungsmittel (8) wirkende Spannvorrichtung (14) in einem Bereich des Umschlingungstriebs, in dem das Umschlingungsmittel (8) in seiner Umlaufrichtung das Antriebselement (9) erreicht und das nächstgelegene Abtriebselement (10) verlässt. DOLLAR A Um einen Umschlingungstrieb zu schaffen, mit dem durch Längung bzw. Verschleiß des Umschlingungsmittels (8) hervorgerufenen Verdrehwinkelfehler zwischen einem Antriebselmeent (9) und wenigstens einem Abtriebselement (10) neutralisiert werden, die Transversalschwingungen des Umschlingungsmittels (8) reduziert werden und der kompakt und flexibel an unterschiedlicher Gegebenheiten anpassbar ist, sind die wenigstens zwei Spannvorrichtungen (13, 14) hinsichtlich ihrer auf das Umschlingungsmittel (8) wirkenden Kraft unabhängig voneinander einstellbar.

Description

Gebiet der Erfindung
Umschlingungstrieb, Riemen- oder Kettentrieb, umfassend wenigstens ein umlaufendes Umschlingungsmittel, welche von wenigstens einem Antriebselement angetrieben wird und welcher wenigstens ein Abtriebselement antreibt, sowie wenigstens eine erste auf das Umschlingungsmittel wirkende Spannvorrichtung in einem Bereich des Umschlingungstriebs, in dem das Umschlingungsmittel in seiner Umlaufrichtung das Antriebselement verlässt und das nächstgelegene Abtriebselement erreicht, und wenigstens eine zweite auf das Umschlingungsmittel wirkende Spannvorrichtung in einem Bereich des Umschlingungstriebs, in dem das Umschlingungsmittel in seiner Umlaufrichtung das Antriebselement erreicht und das nächstgelegene Abtriebselement verlässt.

Hintergrund der Erfindung

Aus der EP 1 262 685 A2 ist ein gattungsgemäßer Riementrieb bekannt. Bei dem dort gezeigten Riementrieb wird ein Steuerriemen sowohl an seiner in ein Antriebsrad einlaufenden, gespannten Seite als auch an seiner aus dem Antriebsrad auslaufenden, lockeren Seite durch eine Spannvorrichtung mit einer zusätzlichen Kraft beaufschlagt. Die Einstellung der Kräfte beider auf den Steuerriemen wirkenden Spannvorrichtungen erfolgt dabei über einen gemeinsamen rotatorisch verstellbaren Ringkörper, an dem Führungsschienen ange lenkt sind, die jeweils auf den Riemen drücken und diesen sowohl auf der lockeren als auch auf der gespannten Seite zusätzlich spannen. Mit dem Grad der Verdrehung des Ringkörpers erhöht bzw. vermindert sich die auf den Steuerriemen wirkende Spannkraft beider Spannvorrichtungen. Die Verdrehung des Ringkörpers selbst wird durch eine Kombination von Öldruck und Federkraft erzeugt.

Die in der DE 103 52 684 A1 beschriebenen Riementriebe zeigen Antriebssysteme für einen an Kraftfahrzeug-Motoren Verwendung findenden Steuerriemen. Der Steuerriemen wird dabei durch ein an einer Kurbelwelle des Motors angebrachtes Antriebsrad angetrieben und treibt Abtriebsräder an, welche wiederum mit Steuer- bzw. Nockenwellen des Motors verbunden sind. Zur Eingrenzung von transversalen Schwingungen des Steuerriemens wird dieser an seiner in das Antriebsrad einlaufenden, gespannten Seite über eine Führung geführt und an seiner aus dem Antriebsrad auslaufenden, lockeren Seite durch eine Spannvorrichtung mit einer Kraft beaufschlagt.

Die DE 196 16 081 C1 zeigt einen aus Riemenscheiben und einem endlosen Riemen bestehenden Riementrieb mit einer Vorrichtung zur Beruhigung von Riemenschwingungen, bei dem zum Abbau von Riemenschwingungen in einem entsprechend kritischen Bereich ein Leitblech in engem Abstand zum Riemen fest angeordnet ist.

Die Eingrenzung von transversalen Schwingungen bei Umschlingungstrieben ist hinsichtlich ihrer Funktionstüchtigkeit, Lebensdauer und Geräuschentwicklung von großer Bedeutung. Dies gilt unabhängig davon, wie viele Antriebs- und Abtriebsräder bei einem Umschlingungstrieb konkret zur Anwendung kommen. Bei dem Umschlingungsmittel kann es sich beispielsweise um eine Kette oder einen Zahnriemen eines Steuertriebs handeln, welcher Kurbel- und Nockenwellen miteinander synchronisiert, oder beispielsweise auch um einen Antriebsriemen, welcher eine Riemenscheibe einer Antriebswelle mit der Rie menscheibe einer Abtriebswelle für ein beliebiges Aggregat bewegungsmäßig verbindet.

Bei zu groß werdenden Transversalschwingungen können benachbarte Bauteile beschädigt werden, wenn aufgrund zu großer Transversalschwingungen ein Zahnriemen oder einer Kette kurzzeitig den formschlüssigen Kontakt mit einem Antriebs- oder auch Abtriebselement verliert. Durch übermäßige Transversalschwingungen können ferner ungebührlich hohe mechanische Beanspruchungen für das Umschlingungsmittel selbst auftreten, was zu einer verkürzten Lebensdauer des Umschlingungsmittels führt. Letztendlich verursachen übermäßige Transversalschwingungen eine vergleichsweise hohe Geräuschentwicklung.

Zudem können Synchronisationsfehler zwischen wenigstens zwei Nockenwellen und/oder der Kurbelwelle eines Steuertriebs einer Brennkraftmaschine auftreten, wenn das Umschlingungsmittel aufgrund von Verschleiß gelängt wird, und eine Spannvorrichtung an einem Umschlingungsmitteltrum dies durch einen vergrößerten Spannweg ausgleicht.

Zu beachten ist zudem die steigende Komplexität von Aggregaten bei in der Regel nur begrenzten Platzverhältnissen im Bereich des Umschlingungstriebs sowie die aufgrund einer zunehmenden Aggregatevielfalt erforderliche Flexibilität des Umschlingungstriebs hinsichtlich seiner Anpassbarkeit auf unterschiedlichste Betriebsbedingungen.

Aufgabe der Erfindung

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Umschlingungstrieb zu schaffen, bei dem die Ursachen für verschleißbedingte Verdrehwinkelfehler zwischen den antreibenden und abtreibenden Elementen des Umschlingungstriebs kompensiert werden, mit dem Transversalschwingungen des Umschlin gungsmittels reduziert werden, und der kompakt sowie flexibel an unterschiedliche Gegebenheiten anpassbar ist.

Zusammenfassung der Erfindung

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass ein Umschlingungstrieb die genannten Verdrehwinkelfehler kompensieren kann, Transversalschwingungen des Umschlingungsmittels verhindern oder zumindest dämpfen kann, flexibel an unterschiedliche Gegebenheiten anpassbar ist und kompakt im Aufbau gehalten werden kann, wenn die auf das Umschlingungsmittel wirkenden Kräfte zum Spannen desselben mit Spannvorrichtungen im Zugtrum und im Lostrum unabhängig voneinander einstellbar sind.

Die Erfindung geht daher aus von einem Umschlingungstrieb, umfassend wenigstens ein umlaufendes Umschlingungsmittel, welches von wenigstens einem Antriebselement angetrieben wird und welches wenigstens ein Abtriebselement antreibt, sowie wenigstens eine erste auf das Umschlingungsmittel wirkende Spannvorrichtung in einem Bereich des Umschlingungstriebs, in dem das Umschlingungsmittel in seiner Umlaufrichtung das Antriebselement verlässt und das nächstgelegene Abtriebselement erreicht, und wenigstens eine zweite auf das Umschlingungsmittel wirkende Spannvorrichtung in einem Bereich des Umschlingungstriebs, in dem das Umschlingungsmittel in seiner Umlaufrichtung das Antriebselement erreicht und das nächstgelegene Abtriebselement verlässt. Zudem ist vorgesehen, dass die wenigstens zwei Spannvorrichtungen hinsichtlich ihrer auf das Umschlingungsmittel wirkenden Kraft unabhängig voneinander einstellbar sind.

Durch diesen Aufbau wird zunächst vorteilhaft erreicht, dass bei einer verschleißbedingten Längung des Umschlingungsmittels dieselbe sowohl an dem Zugtrum als auch an dem Lostrum des Umschlingungstriebs durch die beiden separat einstellbaren Spannvorrichtungen derartig kompensierbar ist, dass Verdrehwinkelfehler oder Phasenfehler zwischen den antreibenden und angetriebenen Elementen des Umschlingungstriebs vermieden werden.

Zudem wird vorteilhaft ein Zahnspringen vermieden und der Umschlingungstrieb ist sehr flexibel an unterschiedliche Betriebsbedingungen anpassbar. Außerdem können die beiden separaten Spannvorrichtungen jeweils kompakter ausgebildet sein, da beide Spanner weniger Kettenlänge wegspannen müssen, wodurch diese weniger Hub benötigen.

Außerdem kann vorgesehen sein, dass die zumindest eine zweite Spannvorrichtung geeignete Mittel zur Einstellung wenigstens einer Spannposition in etwa parallel zur Wirkrichtung der Spannvorrichtung aufweist. Hierdurch kann im Bedarfsfall diese Position schnell eingestellt werden. Die einstellbare Position kann dabei für einen bestimmten Betriebs- bzw. Belastungszustand des Umschlingungstriebs besonders geeignet sein. Es können auch mehrere von einer parallelen Anordnung abweichende Spannpositionen vorgesehen sein, was die Anpassbarkeit des Umschlingungstriebs an unterschiedlichste Betriebsbedingungen erhöht.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der wenigstens einen zweiten Spannvorrichtung in der zumindest einen Spannposition eine zusätzliche Bewegung in etwa parallel zur Wirkrichtung der Spannvorrichtung ermöglicht ist. Hierdurch können Zugspannungen, die zum Beispiel aufgrund von thermischen Längenänderungen des Umschlingungsmittels entstehen, kompensiert werden.

Eine weitere sinnvolle Weiterbildung des Erfindungsgedankens sieht vor, dass die Mittel zur Einstellung der wenigstens einen Spannposition in Form von Rastmitteln ausgebildet sind. Dies ermöglicht eine besonders einfache Einstellung einer oder mehrerer Spannpositionen. Wenn die Rastmittel dabei vorteilhafterweise in Form von nachgebenden Federelementen ausgebildet sind, die rastend mit wenigstens einem ortsfesten Körper zusammenwirken, kann der Konstruktionsaufwand vergleichsweise gering gehalten werden. Die Rastmittel haben weiterhin die Aufgabe, bei abgeschalteter Brennkraftmaschine ein Absinken der Schiene zu verhindern, wodurch das Zugmittel vorteilhaft beim Motorstart stets gespannt ist.

Eine weitere vorteilhafte Ausbildung der Erfindung sieht dabei vor, dass der wenigstens eine ortsfeste Körper im Querschnitt in etwa trapezförmig ausgebildet ist und sich in Wirkrichtung der Spannvorrichtung verjüngt. Dies gestattet auf einfache Art einerseits das rastende Zusammenwirken des ortsfesten Körpers mit den nachgebenden Federelementen, und andererseits wird so jeder Spannposition eine zusätzliche Bewegung der Spannvorrichtung in etwa parallel zur Wirkrichtung der Spannvorrichtung ermöglicht.

Alternativ zu einer trapezförmigen Ausbildung des ortsfesten Körpers schließt die Erfindung weiterhin Körper ein, die dreieckförmig, quadratisch oder in einer weiteren möglichen geometrischen Form gestaltet sind.

Wenn wenigstens eine der Vorrichtungen vorteilhafterweise mit einer die Reibung vermindernden Oberfläche versehen ist, kann dies zu einer weiteren Reibungsreduzierung und somit Erhöhung der Lebensdauer des Umschlingungsmittels führen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beiliegenden Zeichnungen an einer Ausführungsform näher erläutert. Darin zeigt
1 eine Prinzipdarstellung für eine mögliche Ausführungsform des erfindungsgemäßen Umschlingungstriebs und
2 eine schematische Darstellung von Rastmitteln zur Einstellung verschiedener Spannpositionen des Umschlingungstriebs gemäß 1.
Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
Der in 1 schematisch dargestellte Umschlingungstrieb ist an einer Brennkraftmaschine einsetzbar und weist unten eine mit einer nicht gezeigten Kurbelwelle verbundene Riemenscheibe 9 auf, die als Zugmittel einen umlaufenden Riemen 8 im Uhrzeigersinn antreibt. Der Riemen 8 treibt wiederum oben zwei Riemenscheiben 10 an, welche mit nicht gezeigten Nockenwellen verbunden sind. Der Bereich des Umschlingungstriebs, in dem der Riemen 8 in seiner Umlaufrichtung die antreibende Riemenscheibe 9 verlässt und die nächstgelegene Riemenscheibe 10 erreicht, wird allgemein als Lostrum bezeichnet. Der Bereich des Riementriebs, in dem der Riemen 8 in seiner Umlaufrichtung die antreibende Riemenscheibe 9 erreicht und die nächstgelegene Riemenscheibe 10 verlässt, wird allgemein als Zugtrum bezeichnet.
Wie 1 zeigt, ist im Lostrum eine erste Spannvorrichtung 13 vorgesehen, welche aus einem druckmittelbetätigbaren Spanner 1, einem an einem Anbindungspunkt 4 schwenkbar angelenkten Grundkörper 2 und einem auf dem Grundkörper 2 aufgebrachten, reibungsvermindernden Gleitbelag 3 besteht. Der Spanner 1 beaufschlagt den Grundkörper 2 mit einer Kraft, die den über den Gleitbelag 3 laufenden Riemen 8 in 1 nach rechts drückt und somit spannt.
Im Zugtrum ist eine zweite Spannvorrichtung 14 zum Spannen des Riemens 8 vorgesehen, die aus einem mit einem Gleitbelag 7 versehenen Grundkörper 5 besteht. Der Grundkörper 5 wird von einer Feder 6 mit einer gegen den Riemen 8 gerichteten Druckkraft beaufschlagt. Die Federanbindung 11 stützt sich hier an dem Motorgehäuse ab.
Der Grundkörper 5 weist ferner im Bereich seiner Enden jeweils ein Rastmittel 12 zur Einstellung einer bestimmten Spannposition auf, welches in 2 vergrößert dargestellt ist. Aus dieser 2 ist ersichtlich, dass das Rastmittel 12 jeweils eine längliche Ausnehmung 122 in dem Grundkörper 5 umfasst, an deren Längsseiten jeweils paarweise gegenüberliegend mehrere Rastfedern 121 angeordnet sind. Die Rastfedern 121 sind an jeder Seite der Ausnehmung 122 in einem bestimmten Abstand S angeordnet, welcher in diesem Beispiel überall gleich, aber bedarfsweise auch unterschiedlich lang bemessen sein kann.
Innerhalb dieser Ausnehmung 122 ist ein ortsfester Körper 120 derart angeordnet, dass der Grundkörper 5 rastend in Wirkrichtung der Spannvorrichtung 14, also in Richtung zum Riemen 8, bewegt werden kann. Weiterhin weist der ortsfeste Körper 120 einen in etwa trapezförmigen Querschnitt auf, wobei sich der Querschnitt in Wirkrichtung der Spannvorrichtung 14 zum Riemen hin verjüngt. Alternativ dazu kann der Körper 120 auch in einer anderen geeigneten geometrischen Form gestaltet werden. Zur Einstellung einer bestimmten Spannposition bzw. Spannkraft wird der Grundkörper 5 mittels der Rastmittel in die gewünschte Position in Richtung des Riemens 8 verstellt. Dazu muss eine bestimmte Kraft zur Überwindung der Federkraft der Rastfedern 121 aufgebracht werden.
Im Betrieb wird der Grundkörper 5 mit den der jeweiligen Rastposition entsprechenden Rastfedern 121 aufgrund der Federkraft der Feder 6 gegen den ortsfesten Körper 120 gedrückt. Bedingt durch den Abstand S der paarweise angeordneten Rastfedern 121 verbleibt jedoch in jeder Rastposition ausreichend Spiel für den Grundkörper 5, so dass durch thermische Längenänderungen verursachte Zugspannungen kompensiert, sowie dynamische Schwingungen gedämpft werden können. Aufgrund der in Wirkrichtung der Spannvorrichtung sich verjüngenden Form des ortsfesten Körpers 120 ist innerhalb des Abstandes S nämlich eine ungehinderte Bewegung des Grundkörpers 5 entgegen der Wirkrichtung der Spannvorrichtung, also vom Riemen 8 weg, möglich.

1: Spanner
2: Grundkörper der Spannvorrichtung am Lostrum
3: Gleitbelag vom Grundkörper am Lostrum
4: Anbindungspunkt
5: Grundkörper der Spannvorrichtung am Zugtrum
6: Feder
7: Gleitbelag vom Grundkörper am Zugtrum
8: Riemen
9: Riemenscheibe auf der Kurbelwelle
10: Riemenscheibe auf der Nockenwelle
11: Federanbindung
12: Rastmittel zur Einstellung der Spannposition
13: Erste Spannvorrichtung
14: Zweite Spannvorrichtung
120: Ortsfester Körper
121: Rastfeder
122: Längliche Ausnehmung des Grundkörpers Zugtrum
S: Abstand zwischen den Rastfedern des Grundkörpers

Claims

Umschlingungstrieb, Riemen- oder Kettentrieb, umfassend wenigstens ein umlaufendes Umschlingungsmittel (8), welches von wenigstens einem Antriebselement (9) angetrieben wird und welches wenigstens ein Abtriebselement (10) antreibt, sowie wenigstens eine erste auf das Umschlingungsmittel (8) wirkende Spannvorrichtung (13) in einem Bereich des Umschlingungstriebs, in dem das Umschlingungsmittel (8) in seiner Umlaufrichtung das Antriebselement (9) verlässt und das nächstgelegene Antriebselement (10) erreicht, und wenigstens eine zweite auf das Umschlingungsmittel (8) wirkende Spannvorrichtung (14) in einem Bereich des Umschlingungstriebs, in dem das Umschlingungsmittel (8) in seiner Umlaufrichtung das Antriebselement (9) erreicht und das nächstgelegene Abtriebselement (10) verlässt, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens zwei Spannvorrichtungen (13, 14) hinsichtlich ihrer auf das Umschlingungsmittel (8) wirkenden Kraft unabhängig voneinander einstellbar sind.
Umschlingungstrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine zweite Spannvorrichtung (14) geeignete Mittel zur Einstellung wenigstens einer Spannposition in etwa parallel zur Wirkrichtung dieser Spannvorrichtung (14) aufweist.
Umschlingungstrieb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens einen zweiten Spannvorrichtung (14) in der zumindest einen Spannposition eine zusätzliche Bewegung in etwa parallel zur Wirkrichtung dieser Spannvorrichtung (14) ermöglicht ist.
Umschlingungstrieb nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Einstellung der wenigstens einen Spannposition in Form von Rastmitteln (12) ausgebildet sind.
Umschlingungstrieb nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Rastmittel (12) in Form von nachgebenden Federelementen (121) ausgebildet sind, die rastend mit wenigstens einem ortsfesten Körper (120) zusammenwirken.
Umschlingungstrieb nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine ortsfeste Körper (120) im Querschnitt in etwa trapezförmig ausgebildet ist und sich in Wirkrichtung der zweiten Spannvorrichtung (14) verjüngt.
Umschlingungstrieb nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine ortsfeste Körper (120) im Querschnitt eine dreieckförmige Ausbildung aufweist und sich in Wirkrichtung der zweiten Spannvorrichtung (14) verjüngt.
Umschlingungstrieb nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der Spannvorrichtungen (13, 14) mit einer die Reibung vermindernden Oberfläche (3, 7) versehen ist.