DE102006019539A1

DE102006019539A1 - Zugmitteltrieb für Maschinenteile und Antriebsaggregate

Info

Publication number: DE102006019539A1
Application number: DE102006019539A
Authority: DE
Inventors: Bolko Dipl.-Ing. Schuseil
Original assignee: Schaeffler KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2006-04-27
Filing date: 2006-04-27
Publication date: 2007-10-31
Also published as: CN101432548A; US20090098965A1; WO2007124986A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Zugmitteltrieb (1) für Maschinenteile und Antriebsaggregate, beispielsweise in der Kraftfahrzeugtechnik, mit einem endlosen Umschlingungsmittel (2), wobei das Umschlingungsmittel (2) über Antriebs- und Abtriebsräder (3, 4, 5) geführt ist, und mit einer um einen endseitigen Drehpunkt (13) schwenkbaren Spannschiene (10) zur Anlage an das Umschlingungsmittel (2) sowie mit einem auf die Spannschiene (10) einwirkenden Stellglied (11). Um einen Vorspannungsverlust des Zug- bzw. Umschlingungsmittels (2) zu verhindern, ist in den endseitigen Drehpunkt (13) der Spannschiene (10) als Rückdrehsicherung bzw. Rückdrehbegrenzung ein mechanischer Freilauf integriert.

Description

Bezeichnung der Erfindung
Zugmitteltrieb für Maschinenteile und Antriebsaggregate
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung bezieht sich auf einen Zugmitteltrieb für Maschinenteile und Antriebsaggregate, beispielsweise in der Kraftfahrzeugtechnik, mit einem endlosen Umschlingungsmittel, wobei das Umschlingungsmittel über Antriebs- und Abtriebsräder geführt ist, und mit einer um einen endseitigen Drehpunkt schwenkbaren Spannschiene zur Anlage an das Umschlingungsmittel sowie mit einem auf die Spannschiene einwirkenden Stellglied.
Hintergrund der Erfindung
Derartige Zugmitteltriebe sind in unterschiedlichen Ausführungsformen bekannt. Sie dienen dem Spannen eines Riemens, einer Kette oder dergleichen zum Antreiben von verschiedenen Nebenaggregaten z.B. an einem Motorblock eines Kraftfahrzeuges oder anderen Maschinenteilen und Antriebsaggregaten. Bei einem Zugmitteltrieb überträgt das biegeweiche elastische Zug- bzw. Umschlingungsmittel rein reibschlüssig, z.B. ein Flach-, Keil- oder Keilrippenriemen, oder mit zusätzlichem Formschluss, z.B. ein Synchron- bzw. Zahnriemen, die Umfangskraft als Zugkraft von einer Antriebswelle zu einer Abtriebswelle.
Insbesondere in Kraftfahrzeugen werden Riemen- oder Kettentriebe verwen det, um von der Kurbelwelle aus die Nockenwellen des Verbrennungsmotors anzutreiben, die die Einlass- bzw. Auslassventile des Motors öffnen und schließen. Auch andere Nebenaggregate, wie beispielsweise Wasserpumpe, Kraftstoffpumpe, Klimaanlage usw. können durch den solchen Riemen- oder Kettentrieb angetrieben werden.
Um in Zugmitteltrieben die erforderlichen Antriebsmomente auf die anzutreibenden Wellen sicher übertragen zu können, muss eine ausreichende Vorspannkraft im Zugmitteltrieb gewährleistet werden. Gleichzeitig soll die Anzahl und Anordnung der anzutreibenden Nebenaggregate in Nebenaggregatetrieben möglichst gering bzw. kompakt gehalten werden, um unnötige Störgrößen, wie zusätzliche Wechselbiegungen des Zugmittels durch Umlenk- und Spannrollen, im Zugmitteltrieb weitgehend vermeiden zu können.
So ist aus der DE 10 2004 012 141 A1 ein Riementrieb bekannt, der einen integrierten Generator mit einer an seiner Generatorwelle angeordneten Zugmittelrolle aufweist, an der das Zugmittel geführt ist, und der zum Spannen des Zugmittels gegen eine Rückstellkraft bewegbar gelagert ist. Dabei ist die Zugmittelrolle zur Dämpfung von triebseitig auftretenden Lastspitzen über einen Freilauf von der Generatorwelle entkoppelbar. Demnach entkoppelt sich die Zugmittelrolle also bei einer auftretenden Lastspitze und dreht frei bezüglich der Generatorwelle, so dass sich die auftretende Lastspitze nicht vollständig auf den Zugmitteltrieb auswirkt. Die Generatorwelle wird dabei nicht aktiv abgebremst, sondern ihre Drehzahl nimmt allenfalls auf Grund ihrer Eigenreibung ab.
Häufig werden bei Verbrennungsmotoren für Kraftfahrzeuge an Ketten- und Zahnriementrieben auch Spannschienen mit hydraulischen Spannelementen in Form von Kolben-Zylinder-Einheiten verwendet. Funktionsbedingt müssen diese Spannelemente sowohl ausfahren können als auch komprimierbar sein. Die Komprimierbarkeit, die üblicherweise durch Auspressen des Hydraulikmediums aus einem Hochdruckdämpfungsraum über einen Leckspalt oder eine Blende erfolgt, wird aber immer dann zum Funktionsnachteil, wenn die Belastung nicht dynamisch kurzzeitig, wie im normalen Motorbetrieb, sondern statisch über längere Zeit, beispielsweise bei Motorstillstand erfolgt. In einem solchen Spannelement wird der Hydraulikraum dann unter Umständen komplett entleert, und das Element insbesondere bei gelängtem Zugmittel sehr weit zusammengedrückt. Dadurch kann es bei bestimmten Betriebsbedingungen dazu kommen, dass das Zugmittel soweit an Vorspannung verliert, dass eine einwandfreie Funktion der Steuerung des Antriebes bei umgekehrter, also normaler Belastung nicht mehr gewährleistet ist und es zu Funktionsverlusten, wie beispielsweise Zahnspringen, kommt.
Aus der DE 199 56 536 A1 und der DE 100 02 606 A1 ist jeweils eine Antriebsvorrichtung mit einem Zugmitteltrieb bekannt, bei denen eine Zugmittelspannvorrichtung ein Kraftspeicherelement in Form von Druckfedern zum Liefern einer die Zugmittelspannung aufrechterhaltenden Kraft aufweist. Weiterhin umfasst diese eine Knarreneinrichtung mit in einer Richtung sperrender und in die Gegenrichtung bewegbarer Sperr- oder Freilaufeinrichtung, die als klinkenartige Rasteinrichtung ausgebildet ist und ein Spannen beziehungsweise Weiterspannen des Zugmittels durch Ziehen, insbesondere über eine Spannrolle, an dem Zugmittel in einer Spannrichtung zulässt, in der Gegenrichtung aber sperrt.
Derartige Raststufen- oder Klinkensysteme mit integrierter mechanischer Absinksicherung können z.B. das Zahnspringen nicht immer wirkungsvoll verhindern oder weisen noch andere Funktionsnachteile. Zudem sind diese kostenintensiv bei der Herstellung und aufwendig in der Handhabung.
Aufgabe der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Zugmitteltrieb für Maschinenteile und Antriebsaggregate zu schaffen, mit dem ein Vorspannungsverlust des Zug- bzw. Umschlingungsmittels verhindert werden kann und der kostengünstig herstellbar ist.
Zusammenfassung der Erfindung
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass es beim Auftreten eines Vorspannungsverlustes im Zugmitteltrieb, beispielsweise bei einem Stillstand eines Motors oder anderen Antriebsaggregates, zu Funktionsstörungen bei der Steuerung des Zugmitteltriebes kommen kann.
Zur Lösung der gestellten Aufgabe geht die Erfindung gemäß den Merkmalen des Hauptanspruchs aus von einem Zugmitteltrieb für Maschinenteile und Antriebsaggregate, beispielsweise in der Kraftfahrzeugtechnik, mit einem endlosen Umschlingungsmittel, wobei das Umschlingungsmittel über Antriebs- und Abtriebsräder geführt ist, und mit einer um einen endseitigen Drehpunkt schwenkbaren Spannschiene zur Anlage an das Umschlingungsmittel, sowie mit einem auf die Spannschiene einwirkenden Stellglied. Außerdem ist bei diesem Zugmitteltrieb vorgesehen, dass in den endseitigen Drehpunkt der Spannschiene als Rückdrehsicherung bzw. Rückdrehbegrenzung ein mechanischer Freilauf integriert ist.
Durch diesen Aufbau wird vorteilhaft erreicht, dass anstelle eines Rast- oder Klinkensystems im Kettenspannerteil des Zugmitteltriebes eine Rückdrehsicherung bzw. Rückdrehbegrenzung in der Spannschiene verwendet wird, die als Freilauf in einem endseitigen Drehpunkt der Spannschiene ausgebildet ist. Eine solche Rückdrehsicherung bzw. Rückdrehbegrenzung ist derart angelegt, dass eine geringe Rückdrehbewegung der Spannschiene aufgrund dynamischer Bewegungen im Betrieb des Zugmitteltriebes und Wärmeausdehnungen ungehindert möglich sind. Dadurch werden signifikante Vorspannungsverluste im Zugmitteltrieb während dessen Stillstandes vermieden.
Weiterhin ist die Funktion des vorgeschlagenen Freilaufes rein mechanisch, so dass ein Funktionsverlust des Zugmitteltriebes bei einem ausbleibenden Ölversorgungsdruck, beispielsweise bei einem Stillstand des Antriebsmotors, ausgeschlossen werden kann, aber alle anderen Funktionen des Spannelementes erhalten bleiben.
Als vorteilhaftes Funktionsmerkmal kann nach einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Zugmitteltriebes außerdem vorgesehen sein, dass der in den endseitigen Drehpunkt der Spannschiene integrierte Freilauf um einen Winkelbetrag von 1° bis 10°, vorzugsweise jedoch von 1° bis 4° frei rückdrehbar ist.
Gemäß einer weiteren Ausbildung der erfindungsgemäßen Lösung weist die Spannschiene im endseitigen Drehpunkt einen verdrehgesicherten Lagerbolzen auf, der an einer Basis, vorzugsweise einem Motor oder einem Zylinderkopf, befestigt ist. Der verdrehgesicherte Lagerbolzen ermöglicht die geringe Rückdrehbewegung von 1° bis 10°, bevorzugt von etwa 1° bis 4° im endseitigen Drehpunkt der Spannschiene.
Zum Spannen des Umschlingungsmittels ist das Stellglied vorgesehen, welches auf die Spannschiene einwirkt. Dieses Stellglied kann als hydraulische Kolben-Zylinder-Einheit oder Feder-Dämpfer-Glied ausgebildet sein.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beiliegenden Zeichnung an einer Ausführungsform näher erläutert. Darin zeigt
1 ein schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Zugmitteltriebes, und
2 eine vergrößerte Darstellung einer Spannschiene für den Zugmitteltrieb gemäß 1.
Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
Der in 1 gezeigte Zugmitteltrieb 1 an einer nicht näher dargestellten Brennkraftmaschine besitzt ein als endlose Kette ausgebildetes Umschlingungsmittel 2. Diese umschlingt ein Antriebsrad 3 einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine sowie zwei Abtriebsräder 4 und 5 zweier zueinander beabstandeter Nockenwellen.
Des Weiteren wird das Umschlingungsmittel 2 über ein schienenartiges Gleitelement 6 geführt, das an einer Basis 7, z.B. einem Motorblock, an den Punkten 8 und 9 befestigt und gelagert ist. Des Weiteren ist das Umschlingungsmittel 2 über eine Spannschiene 10 geführt, wobei letztere mit ihrem oberen Ende schwenkbar in einem Drehpunkt 13 an der Basis 7 gelagert ist und als Spanneinrichtung für das Umschlingungsmittel 2 wirkt. Auf das untere Ende der Spannschiene 10 wirkt ein als hydraulische Kolben-Zylinder-Einheit ausgebildetes und von einer nicht gezeigten Steuereinheit ansteuerbares Stellglied 11 mit einer Anpresskraft ein.
Das obere Ende der Spannschiene 10 ist mit einem Lagerbolzen 12 verdrehgesichert an der Basis 7 befestigt, wobei in den Drehpunkt 13 der Spannschiene 10 ein mechanischer Freilauf integriert ist, der als Rückdrehsicherung bzw. Rückdrehbegrenzung für die Spannschiene 10 dient. Der Freilauf ist um einen Winkelbetrag von etwa 1° bis 10°, vorzugsweise von 1° bis 4° frei rückdrehbar ausgebildet.
Im Falle des Rückdrehens des Antriebsrades 3 der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors in Richtung des Pfeils an demselben, etwa beim Abstellen des Motors oder bei einem an einem Berg abgestellten Fahrzeug mit eingelegtem Gang, wird das Lostrum des Umschlingungsmittels 2 gespannt. Dabei wird die Spannschiene 10 zurückgedrückt und das Stellglied 11 komprimiert. In diesem Zustand kann es zum Überspringen des Umschlingungsmittels 2 und in Folge davon zur Beschädigung des Verbrennungsmotors kommen. Bei bisher bekan ten Zugmitteltrieben wird dies zumindest teilweise mit Spannelementen mit integrierter Absinksicherung, wie Rast- oder Klinkenvorrichtungen, verhindert. Bei dieser erfindungsgemäßen Lösung wird statt eines Rast- oder Klinkensystems ein mechanischer Freilauf als Rückdrehsicherung bzw. Rückdrehbegrenzung im Drehpunkt 13 der Spannschiene 10 verwendet.

1: Zugmitteltrieb
2: Umschlingungsmittel
3: Antriebsrad an Kurbelwelle
4: Abtriebsrad an Nockenwelle
5: Abtriebsrad an Nockenwelle
6: Gleitelement
7: Basis
8: Befestigungspunkt
9: Befestigungspunkt
10: Spannschiene
11: Stellglied
12: Lagerbolzen
13: Drehpunkt, Freilauf

Claims

Zugmitteltrieb (1) für Maschinenteile und Antriebsaggregate, beispielsweise in der Kraftfahrzeugtechnik, mit einem endlosen Umschlingungsmittel (2), wobei das Umschlingungsmittel (2) über Antriebs- und Abtriebsräder (3, 4, 5) geführt ist, und mit einer um einen endseitigen Drehpunkt (13) schwenkbaren Spannschiene (10) zur Anlage an das Umschlingungsmittel (2) sowie einem auf die Spannschiene (10) einwirkenden Stellglied (11), dadurch gekennzeichnet, dass in den endseitigen Drehpunkt (13) der Spannschiene (10) als Rückdrehsicherung bzw. Rückdrehbegrenzung ein mechanischer Freilauf integriert ist.
Zugmitteltrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der in dem endseitigen Drehpunkt (13) der Spannschiene (10) integrierte Freilauf um einen Winkelbetrag von 1° bis 10°, beziehungsweise von 1° bis 4° frei rückdrehbar ist.
Zugmitteltrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannschiene (10) im endseitigen Drehpunkt (13) einen verdrehgesicherten Lagerbolzen (12) aufweist, der an einer Basis (7), beispielsweise einem Motorblock oder einem Zylinderkopf, befestigt ist.
Zugmitteltrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn zeichnet, dass das auf die Spannschiene (10) einwirkende Stellglied (11) als hydraulische Kolben-Zylinder-Einheit oder Feder-Dämpfer-Glied ausgebildet ist.