DE102006051258A1

DE102006051258A1 - Exzentrische Spannrolle mit Anschlag

Info

Publication number: DE102006051258A1
Application number: DE200610051258
Authority: DE
Inventors: Herbert Graf; Jörg Kaiser
Original assignee: Schaeffler KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2006-10-31
Filing date: 2006-10-31
Publication date: 2008-05-08

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Riementrieb (1) einer Brennkraftmaschine, bei dem als Zugmittel ein Riemen (2) einzelne Riemenscheiben eines Abtriebsrades (3) und von Antriebsrädern (4, 5) sowie einer Umlenkrolle (6) verbindet. Als Spannsystem (8) schließt der Riementrieb (1) einen schwenkbar gegen ein Federmittel abgestützten Generator ein. Zur vereinfachten Montage des Riemens ist das Federmittel (10) des Spannsystems (8) komprimierbar und die Riemenscheibe (7) der Umlenkrolle (6) mittels eines Einstellexzenters (12) zwischen zwei Endlagen einstellbar.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft einen Riementrieb einer Brennkraftmaschine, bei dem ein Zugmittel verschiedene Riemenscheiben verbindet, die einem Abtriebsrad, zumindest einem Antriebsrad sowie weiterhin zumindest einer Spannrolle zugeordnet sind. Als Spannsystem verfügt der Riementrieb über einen schwenkbar angeordneten, gegen ein Federmittel abgestützten Generator, dessen Riemenscheibe zumindest bereichsweise von dem Zugmittel umschlossen ist. Zumindest eine Riemenscheibe des Riementriebs ist lösbar und einstellbar befestigt.
Hintergrund der Erfindung
Um einen schlupfarmen und damit weitestgehend verschleißfreien Antrieb zu realisieren, erfordern Riementriebe im Betriebszustand ein vorgespanntes Zugmittel. Dazu ist es bekannt, separate Spannsysteme einzusetzen, die bevorzugt über Federkraft eine permanente Vorspannung des Zugmittels bewirken.
Riementriebe ohne separate Spannvorrichtungen umfassen als Zugmittel bevorzugt einen so genannten Elastriemen. Bedingt durch eine hohe Dauerelastizität, gewährleistet der Elastriemen über die gesamte Lebensdauer eine nahezu konstante Vorspannung und erfordert keinerlei Nachspannen. Bekannte Lösungen zur Montage des Elastriemens sehen eine starke Dehnung des Elastriemens vor, um diesen auf alle Riemenscheiben des Zugmitteltriebs aufzulegen. Dabei kann eine Überdehnung des Elastriemens auftreten, verbunden mit einer Vorschädigung sowie einer nachlassenden und damit reduzierten Vorspannung, die den Verschleiß vergrößert und zu einem vorzeitigen Ausfall des Elastriemens führt. Weiterhin stellt sich eine umständliche, zeitaufwändige Montage ein, die spezielle Werkzeuge erfordert und insgesamt hohe Kosten verursacht.
In der DE 38 21 369 C2 ist eine Vorrichtung beschrieben, die zur begrenzten Dehnung bzw. für ein Vorrecken des Zugmittels bestimmt ist. Dabei wird der zu montierende Riemen zunächst in einer gesonderten Vorrichtung aufgenommen und dynamisch belastet, wodurch sich eine Vorreckung einstellt. Im betriebswarmen Zustand wird der Riemen anschließend montiert. Nachteilig erfordert diese Vorrichtung einen hohen Montageaufwand, sowie erhöhte Mehrkosten aufgrund der erforderlichen separaten Reckvorrichtung.
Für das Fahrzeug Volkswagen, Typ „Käfer" wurde zum Antrieb des Generators ein Riementrieb ohne separate Spannvorrichtung vorgesehen. Zur Montage des Riemens konnte eine Hälfte der geteilt ausgeführten Riemenscheibe des Generators abgenommen werden, so dass der Riemen spannungsfrei montiert werden konnte. Die Vorspannung des Riemens wurde durch Distanzscheiben zwischen den Riemenscheibenhälften verändert.
Aufgabe der Erfindung
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Riementrieb der eingangs genannten Art so fortzubilden, dass bedingt durch Riemenverschleiß und Temperaturschwankungen stets ein für die Funktion erforderlicher ausrei chender Hub im Betriebszustand und der Montage des Zugmittels realisierbar ist.
Zusammenfassung der Erfindung
Die Lösung dieser Aufgabe wird durch die Erfindung dadurch erreicht, dass zur Montage des Zugmittels ein Federmittel des die Funktion des Spannsystems übernehmenden Generators komprimiert ist und die mit einem Einstellexzenter verbundene, als Umlenkrolle eingesetzte Riemenscheibe zwischen zwei Endlagen verstellbar ist. Nach erfolgter Montage des Zugmittels wird das Federmittel entspannt, wodurch der Generator selbsttätig in eine die Vorspannung des Zugmittels erhöhende Position verschwenkt. Durch den erfindungsgemäß gestalteten Riementrieb kann das mit dem Generator zusammenwirkende Federelement so ausgelegt werden, dass dieses ausschließlich den sich im Betriebszustand einstellenden Arbeitsbereich des Spannsystems, d.h. des Generators abdeckt und keine Extremstellung, die eine Montage des Riemens sicherstellt.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche 2-12.
Als Einstellexzenter ist erfindungsgemäß ein weitestgehend rotationssymmetrisch gestaltetes Trägerteil vorgesehen, das außermittig eine Bohrung zur Aufnahme der Befestigungsschraube aufweist. Zur Montage ist der Einstellexzenter bzw. das Trägerteil um die gelöste Befestigungsschraube in eine Grenzposition einstellbar, die ein vereinfachtes Auflegen des Zugmittels, des Riemens, auf alle Riemenscheiben des Zugmitteltriebs ermöglicht. Nach erfolgter Montage des Riemens wird der Einstellexzenter in eine entgegengesetzte Endposition verschwenkt und dabei mittels der Befestigungsschraube lagefixiert.
Der erfindungsgemäße Riementrieb sieht als Spannsystem einen schwenkbaren, gegen ein Federmittel abgestützten Generator vor. Als Federmittel ist bevorzugt ein Hydraulikelement vorgesehen, mit dem gleichzeitig eine wirksame Dämpfung von Stellbewegungen des schwenkbaren Generators erreicht werden kann.
Zur Erzielung einer maximalen Verstellung der exzentrisch angeordneten Riemenscheibe ist die Bohrung zur Aufnahme der Befestigungsschraube soweit mittenversetzt, dass diese eine Außenkontur des Trägerteils tangiert. Bei dieser Bohrungslage stellt sich der größte Verstellbereich des Einstellexzenters ein.
Die Riemenscheibe ist bevorzugt über ein Wälzlager auf dem Trägerteil bzw. dem Einstellexzenter gelagert. Dazu bietet es sich an, den Innenring des Wälzlagers mittels einer Presspassung auf der Mantelfläche des Einstellexzenters zu fixieren. Zur Befestigung der Riemenscheibe ist bevorzugt eine kraft- und/oder formschlüssige Befestigung an dem Außenring des Wälzlagers vorgesehen. Für eine aus Kunststoff hergestellte Riemenscheibe eignet sich eine formschlüssige umspritzte Befestigung zwischen der Riemenscheibe und dem äußeren Lagerring, die eine dauerfeste, formschlüssige Sicherung bewirkt.
Zur Erzielung eines verringerten Bauteileumfangs schließt die Erfindung als Wälzlager ein Trägerteil bzw. einen Einstellexzenter ein, in dessen Mantelfläche ein Laufbahn zur Aufnahme der Wälzkörper des Wälzlagers eingebracht ist.
Zur Einstellung des Trägerteils weist dieses versetzt zur Bohrung der Befestigungsschraube eine Werkzeugaufnahme ein, die zur Aufnahme eines Stellmittels bzw. eines Werkzeugs vorgesehen ist. Mit dem Werkzeug kann nach erfolgter Riemenmontage der Einstellexzenter in eine Betriebsstellung gebracht werden, in der zumindest eine Vorspannung des Riemens erreichbar ist. Bevorzugt schließt die Werkzeugaufnahme ein Sechskantprofil ein, das zur Aufnahme eines Innensechskantschlüssels bestimmt ist, mit dem der Einstellexzenter verschwenkbar ist.
Ein bevorzugter erfindungsgemäßer Aufbau sieht ein Zusammenwirken des Trägerteils bzw. des Einstellexzenters mit einem Zwischenstück vor, über das die Riemenscheibe bzw. Umlenkrolle an einem Gehäuse der Brennkraftma schine befestigt ist. Alternativ dazu bietet es sich an, das Trägerteil unmittelbar mittels einer Befestigungsschraube an dem Gehäuse bzw. dem Maschinenteil der Brennkraftmaschine zu befestigen. Unabhängig von der Befestigungsart schließt die Erfindung weiterhin einen Anschlag zwischen dem Trägerteil und dem Zwischenstück oder dem Maschinenteil vor, der eine Verdrehbegrenzung des Einstellexzenters bewirkt.
Ergänzend dazu bietet es sich an, dass zur Anzeige einer optimalen Position des Einstellexzenters und damit der Riemenscheibe in der Betriebsstellung ein Zeiger mit einer Markierung zusammenwirkt. Vorteilhaft ist dazu der Zeiger an dem Trägerteil bzw. dem Einstellexzenter vorgesehen, der mit einer als Skala ausgebildeten Markierung an dem Zwischenstück oder dem Maschinenteil zusammenwirkt. Alternativ schließt der erfindungsgemäße Riementrieb weiterhin zwei Riemenscheiben ein, die jeweils über Einstellexzenter zwischen zwei Extremstellungen einstellbar sind, um die Montage des Riemens zu vereinfachen. Diese Lösung bietet sich insbesondere für Riementriebe mit einem lang ausgeführten Zugmittel an bzw. für als Elastriemen ausgeführte Zugmittel.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Figuren zeigen Ausführungsbeispiele der Erfindung, die nachfolgend näher beschrieben werden. Es zeigen:
1 schematisch einen Riementrieb, dem eine mit einem Einstellexzenter verbundene Riemenscheibe zugeordnet ist;
2 in einer Schnittansicht in einem vergrößerten Maßstab die erfindungsgemäße Riemenscheibe.
Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
Ein in 1 abgebildeter als Riementrieb 1 ausgelegter Zugmitteltrieb umfasst als Zugmittel einen Riemen 2, der einzelne Riemenscheiben verbindet. Der Antrieb erfolgt über die mit dem Abtriebsrad 3 einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine in Verbindung stehende Riemenscheibe. Weitere den Antriebsrädern 4, 5 zugeordnete Riemenscheiben stehen beispielsweise mit einem Klimakompressor bzw. einem Generator in Verbindung. Außerdem schließt der Riementrieb 1 eine Umlenkrolle 6 ein, deren Riemenscheibe 7 einstellbar angeordnet ist. Zur Erzielung einer ausreichenden Vorspannung des Riemens 2, der einen nahezu schlupffreien Antrieb gewährleistet, schließt der Riementrieb 1 außerdem ein Spannsystem 8 ein. Als Spannsystem ist ein schwenkbar angeordneter Generator voprgesehen, dem das Antriebsrad 5 zugeordnet ist. Der das Spannsystem 8 bildende Generator ist über eine Lagerstelle 9 schwenkbar angeordnet und über ein Federmittel 10 elastisch abgestützt. Im Betriebszustand übt das Federmittel 10 eine Kraft in Pfeilrichtung aus, um damit stets eine ausreichende Vorspannung des Riemens 2 zu gewährleisten. Als Federmittel 10 ist bevorzugt ein Hydraulikelement vorgesehen, mit dem gleichzeitig Stellbewegungen des Spannsystems 8 gedämpft werden.
Die 1 zeigt den Riementrieb 1 im Betriebszustand. Zur vereinfachten Montage des Riemens bzw. zum Austausch des Riemens 2 sind gemäß der Erfindung folgende Schritte vorgesehen. Zunächst wird das Federmittel 10 entgegen der Pfeilrichtung komprimiert und in einer Endlage fixiert, wodurch gleichzeitig das Spannsystem 8, der Generator im Gegenuhrzeigersinn verschwenkt wird. Weiterhin wird nach gelöster Befestigungsschraube 11 ein Einstellexzenter 12 der Umlenkrolle 6 von der in 1 abgebildeten ersten Extremstellung um 180° in eine zweite Extremstellung verdreht. Die Verstellung des Einstellexzenters 12 in Verbindung mit dem komprimierten Federmittel 10 ermöglicht ein einfaches Auflegen des Riemens 2 auf alle dem Riementrieb 1 zugehörigen Riemenscheiben.
Die 2 verdeutlicht in einer vergrößerten Darstellung den Aufbau der Riemenscheibe 7. Der auch als ein Trägerteil zu bezeichnende Einstellexzenter 12 der Riemenscheibe 7 ist mittels der Befestigungsschraube 11 an einem Zwischenstück 13 befestigt, das mit einem Maschinenteil 14, insbesondere dem Gehäuse einer Brennkraftmaschine verbunden ist. Die Befestigungsschraube 11 ist dazu in einer Bohrung 15 des Einstellexzenters eingesetzt, die zur Erzielung einer maximalen Exzentrizität lokal bis an eine Mantelfläche 16 des Einstellexzenters 12 reicht. Die Exzentrizität „e" wird bestimmt durch einen Achsversatz zwischen einer Längsachse 17 der Befestigungsschraube 11 und einer Symmetrieachse 18 des Einstellexzenters 12. Eine maximale, den Wert „e" verdoppelnde Exzentrizität wird durch ein Verdrehen des Einstellexzenters 12 um 180° erreicht, ausgehend von der in 2 dargestellten Position. Zur vereinfachten Verstellung bzw. Verdrehen des Einstellexzenters 12 weist dieser versetzt zu der Symmetrieachse 18 eine Werkzeugaufnahme 19 auf. Die vorzugsweise einen Innensechskant bildende Werkzeugaufnahme 19 ist für ein separates Werkzeug vorgesehen. Das formschlüssig in die Werkzeugaufnahme 19 eingreifende Werkzeug kann der Einstellexzenter 12 nach erfolgter Montage des Riemens in die in 1 abgebildete Extremstellung verschwenkt werden. Eine zwischen dem Einstellexzenter 12 und dem Zwischenstück 13 vorgesehene Verdrehbegrenzung 20 ermöglicht den Einstellexzenter 12 in definierten Extremlagen bzw. Endlagen einzustellen. Dazu bildet der Einstellexzenter 12 einen axial vorstehenden Ansatz 21, der in eine halbkreisförmige Ausnehmung 22 des Zwischenstücks 13 formschlüssig eingepasst ist. Der auch als Trägerteil zu bezeichnende Einstellexzenter 12 dient zur Aufnahme eines Wälzlager 23, dessen Innenring 24 die Mantelfläche 16 des Einstellexzenters 12 umschließt. Ein Außenring 25 des Wälzlagers 23 wird von einer Laufscheibe 26 umschlossen, an der im Betriebszustand der Riemenscheibe 7 der Riemen 2 geführt ist. Als Maßnahme zur vollständigen axialen Abdeckung des Wälzlagers 23, verbunden mit einer verbesserten Abdichtung des Wälzlagers 23 ist der Einstellexzenter 12 einstückig mit einer Scheibe 27 versehen, die außenseitig einen Bord 28 bildet, der radial beabstandet eine Nabe 29 der Laufscheibe 26 übergreift.

1: Riementrieb
2: Riemen
3: Abtriebsrad
4: Antriebsrad
5: Antriebsrad
6: Umlenkrolle
7: Riemenscheibe
8: Spannsystem
9: Lagerstelle
10: Federmittel
11: Befestigungsschraube
12: Einstellexzenter
13: Zwischenstück
14: Maschinenteil
15: Bohrung
16: Mantelfläche
17: Längsachse
18: Symmetrieachse
19: Werkzeugaufnahme
20: Verdrehbegrenzung
21: Ansatz
22: Ausnehmung
23: Wälzlager
24: Innenring
25: Außenring
26: Laufscheibe
27: Scheibe
28: Bord
29: Nabe

Claims

Riementrieb einer Brennkraftmaschine, bei dem als Zugmittel ein Riemen (2) Riemenscheiben eines Abtriebsrades (3) und zumindest eines Antriebsrades (4, 5) sowie zumindest einer Umlenkrolle oder Spannrolle verbindet, wobei zumindest eine Riemenscheibe (7) lösbar und einstellbar befestigt ist und der Riementrieb (1) als Spannsystem (8) einen schwenkbaren, gegen ein Federmittel (10) abgestützten Generator einschließt, dadurch gekennzeichnet, dass zur Montage des Riemens (2) das dem Spannsystem (8) zugehörige Federmittel 10 komprimiert ist und die mit einem Einstellexzenter (12) verbundene, als Umlenkrolle oder Bandspannrolle eingesetzte Riemenscheibe (7) zwischen zwei Endlagen verstellbar ist.
Riementrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Einstellexzenter (12) ein weitestgehend rotationssymmetrisch gestaltetes Trägerteil mit einer außermittigen Bohrung (15) zur Aufnahme einer Befestigungsschraube (11) vorgesehen ist.
Riementrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der die Funktion des Spannsystems (8) ausübende Generator über ein als Hydraulikelement ausgeführtes Federmittel (10) abgestützt ist.
Riementrieb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzielung einer maximalen Exzentrizität „e" die für die Befestigungsschraube (11) bestimmte Bohrung (15) lokal bis an eine Mantelfläche (16) des Einstellexzenters (12) reicht.
Riementrieb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Riemenscheibe (7) mittels eines Wälzlagers (23) auf dem Trägerteil bzw. auf dem Einstellexzenter (12) gelagert ist.
Riementrieb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass unmittelbar in die Mantelfläche (16) des Einstellexzenters (12) eine für Wälzkörper des Wälzlagers (23) bestimmte Laufbahn eingebracht ist.
Riementrieb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Einstellung des Trägerteils bzw. des Einstellexzenters (12) versetzt zu der für die Befestigungsschraube (11) bestimmten Bohrung (15) bzw. einer Symmetrieachse (18) eine Werkzeugaufnahme (19) für eine externes Stellmittel oder Werkzeug vorgesehen ist.
Riementrieb einer Brennkraftmaschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Einstellexzenter (12) und damit die Riemenscheibe (7) mit einem als Innensechskantschlüssel ausgebildeten Werkzeug verstellt werden kann.
Riementrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Betriebszustand der Einstellexzenter (12) unmittelbar oder über das Wälzlager (23) mittelbar an einem Zwischenstück (13) oder an einem Maschinenteil (14) abgestützt und befestigt ist.
Riementrieb nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Trägerteil bzw. dem Einstellexzenter (12) und dem Zwischenstück (13) oder dem Maschinenteil (14) eine Verdrehbegrenzung (20) vorgesehen ist.
Riementrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Anzeige einer Lageposition des Einstellexzenters (12) gegenüber dem Zwischenstück (13) oder dem Maschinenteil (14) ein Zeiger mit einer Markierung zusammenwirkt.
Riementrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dieser zwei Riemenscheiben einschließt, die in zumindest zwei Positionen einstellbare Einstellexzenter aufweisen, wobei eine Extremstellung der Einstellexzenter die Montage eines als Elastriemen ausgeführten Riemens (2) ermöglicht.