-
Die
Erfindung betrifft eine Riemenspannvorrichtung zum Spannen eines
Riemens an einem Aggregat eines Kraftfahrzeugs, mit einem am einem
Exzenter gelagerten Riemenspannrad.
-
Riemenspannvorrichtungen
zum Spannen von Riemen an einem Aggregat eines Kraftfahrzeugs sind
bekannt. Die Riemenspannvorrichtung weist einen Exzenter mit einem
an dem Exzenter drehbar gelagerten Riemenspannrad auf, das von einem
Spannelement in eine Spannposition gedrängt wird. Handelt es sich bei
dem Aggregat um einen Verbrennungsmotor, so synchronisiert ein als
Zahnriemen ausgebildeter Riemen eines Synchron-Riementriebsystems
eine Kurbelwellenriemenscheibe mit mindestens einer Nockenwellenriemenscheibe.
Um eine kontinuierliche synchrone Momentübertragung zwischen den Riemenscheiben
zu ermöglichen
wird der Riemen durch Anpressen des Riemenspannrades auf Spannung
gehalten. Zusätzlich
zur dieser Hauptfunktion, eine Drehmomentübertragung zu gewährleisten,
hat die Riemenspannvorrichtung auch eine ausgleichende Funktion.
Durch die Kurbelwelle und die Nockenwelle werden im Betrieb des
Verbrennungsmotors zyklische Drehmomentänderungen in das Riementriebsystem
induziert. Diese Drehmomentänderungen
tragen zu Erregerkräften
bei, die wesentliche Änderungen
der Riemenspannung bei Systemresonanz innerhalb des Arbeitsbereichs
einleiten, mit dem Ergebnis, dass der Riemen Vibrationen ausgesetzt
ist, die von der Riemenspannvorrichtung ausgeglichen werden. In
der Spannposition spannt das Riemenspannrad den Riemen derart, dass
eine kontinuierliche synchrone Momentübertragung zwischen den Riemenscheiben
erfolgt und eine thermische Ausdehnung, eine Kontraktion oder eine Vibration
des Riemens unterdrückt
wird. Dazu bringt die Riemenspannvorrichtung eine Spannkraft auf,
die den Riemen des Riementriebsystems fest führt. Die
EP 0 478 267 B1 zeigt eine
Riemenspannvorrichtung zum Spannen eines Riemens eines Synchron-Riementriebsystems
eines Verbrennungsmotors mit einem an einem Exzenter gelagerten
Riemenspannrad, wobei der Exzenter eine an einem Gehäuseteil drehbar
gelagerte Armstruktur aufweist, an der das Riemenspannrad (Riemenspannscheibe)
drehbar befestigt ist. Da mittels einer derartigen Riemenspannvorrichtung
eine Riemenmindestspannkraft von etwa 300 Newton (N) aufgebracht
wird, wird zur Verlagerung des Exzenters und zum Halten in der Montageposition
eine entsprechend große
Kraft benötigt.
-
Es
ist Aufgabe der Erfindung, eine Riemenspannvorrichtung mit einem
an einem Exzenter gelagerten Riemenspannrad anzugeben, die ein Halten des
Exzenters und des Riemenspannrades in einer Montageposition zur
Montage des Riemens ermöglicht
und das Riemenspannrad gleichzeitig gegen ein axiales Verschieben
sichert.
-
Zur
Lösung
dieser Aufgabe ist vorgesehen, dass der Exzenter ein an einem Gehäuseteil
drehbar gelagertes Exzenterrad und eine Exzenterstellungsfixierungseinrichtung
zur Fixierung des Exzenterrads in einer Fixposition relativ zum
Gehäuseteil
aufweist und wobei das Riemenspannrad mittels einer Radwelle an
dem Exzenterrad lagert und die Exzenterstellungsfixierungseinrichtung
ein stiftförmiges
Sicherungselement aufweist, das durch eine Sicherungsöffnung des
Gehäuseteils
und ferner in eine axiale Halteöffnung
der Radwelle des Riemenspannrads einbringbar/eingebracht ist und
die Radwelle mit dem Gehäuseteil
axial fixiert. Das stiftförmige
Sicherungselement hat die Aufgabe, das Exzenterrad in einer Stellung
zu fixieren, in der die am Exzenterrad gelagerte Radwelle des Riemenspannrades
mit der Sicherungsöffnung
des Gehäuseteils
fluchtend angeordnet ist. Der Exzenter weist ein Rückstellelement auf,
das das Exzenterrad und das am Exzenterrad exzentrisch zu dessen
Drehachse gelagerte Riemenspannrad in eine Spannposition drängt. Wird
das Exzenterrad entgegen einer Rückstellkraft
des Rückstellelements
in eine Montageposition verbracht, bei der das Riemenspannrad den
Riemen nicht spannt, wodurch der Riemen montiert/demontiert werden kann,
sind Halteöffnungen
und Sicherungsöffnung fluchtend
angeordnet. In dieser Position wird das stiftförmige Sicherungselement durch
die Sicherungsöffnung
des Gehäuseteils
hindurch und in die axiale Halteöffnung
der Radwelle hineingesteckt. Die Halteöffnung verläuft dabei koaxial zur Drehachse des
Riemenspannrades. Bei einer koaxial zur Drehachse angeordneten Halteöffnung ist
die Radwelle insbesondere als Hohlwelle ausgebildet. Sicherungselement
und Innenumfang der Radwelle sind dabei so dimensioniert, dass das
Sicherungselement das Riemenspannrad vorzugsweise durch Reibschluss axial
fixiert. Dies ist insbesondere notwendig, wenn keine separate axiale
Sicherung des Riemenspannrades vorhanden ist und das Riemenspannrad
zum Beispiel nur auf/in das Exzenterrad auf-/eingesteckt ist. Ein
solches auf-/eingestecktes Riemenspannrad ist in der Spannposition
des Exzenters durch den Riemen im Betrieb axial gesichert. In der
Fixposition übernimmt
erfindungsgemäß das Sicherungselement
diese Aufgabe. Das Sicherungselement besitzt insbesondere eine umfängliche
Anschlagnut, die die Einstecktiefe des Sicherungselements begrenzt.
-
Insbesondere
ist vorgesehen, dass die Radwelle zur Lagerung des Riemenspannrades
in einer Aufnahmeöffnung
des Exzenterrades angeordnet ist. Die Radwelle durchgreift vorzugsweise
durch die Aufnahmeöffnung
durch das Exzenterrad.
-
Weiterhin
ist vorgesehen, dass das Sicherungselement ein Sicherungsstopfen
ist. Ein als Sicherungsstopfen ausgebildetes Sicherungselement schließt dicht
mit der Sicherungsöffnung
und/oder der Halteöffnung
ab.
-
Mit
Vorteil ist vorgesehen, dass die Lagerung des Exzenterrads am Gehäuseteil
eine Gleitlagerung ist. Bei der Gleitlagerung werden die Lagerflächen zwischen
Exzenterrad und Gehäuseteil
permanent mit einem von Schmiermittel gebildeten Schmierfilm versehen.
Dazu ist das Exzenterrad in einem als Lagerbrücke ausgebildeten Teil des
Gehäuseteils
gleitgelagert, der permanent mit Schmiermittel versorgt wird. Die
Schmiermittelversorgung erfolgt vorzugsweise über eine gemeinsame Schmiermittelversorgung
des Aggregats, die zum Beispiel auch dessen andere Gleitlager mit
Schmiermittel versorgt. Das verwendete Schmiermittel ist insbesondere
ein Schmieröl.
-
Nach
einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Gehäuseteil
mindestens einen Schmiermittelversorgungskanal aufweist, der ein
Lager zur Lagerung des Exzenterrades mit Schmiermittel versorgt.
Ist das Gehäuseteil
zum Beispiel ein Gehäuseteil
mit mehreren Gleitlagern, so sind diese Gleitlager zur gleichmäßigen Schmiermittelversorgung
mit im Gehäuseteil
angeordneten Schmiermittelversorgungskanälen des Aggregats verbunden. Dazu
besitzt das Aggregat zum Beispiel eine Schmiermittelpumpe, die das
Schmiermittel durch die Schmiermittelversorgungskanäle pumpt.
Insbesondere ist vorgesehen, dass der mindestens eine Schmiermittelversorgungskanal
tangential am Exzenterrad vorbeiführt und die Lagerung des Exzenterrades über einen
Durchbruch in der Lagerbrücke gewährleistet.
-
Weiterhin
ist vorgesehen, dass die Lagerung des Riemenspannrads im Exzenterrad
eine Gleitlagerung ist. Ist die Lagerung des Riemenrads am Exzenterrad
als Gleitlagerung vorgesehen, so muss ein Riemenspannradlager zur
Lagerung des Riemenrads im/am Exzenterrad permanent mit Schmiermittel
versorgt werden, wobei das Schmiermittel zur Schmierung und zur
Kühlung
dient.
-
Nach
einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Exzenterrad
mindestens einen Schmiermittelkanal aufweist, der sich von einer
ersten Lagerlauffläche
der Lagerung des Exzenterrads bis zu einer zweiten Lagerlauffläche der
Lagerung des Rie menspannrads erstreckt. Somit wird die Lagerung
des Riemenspannrads über
die Schmiermittelversorgung des Exzenterrads mitversorgt. Ist das Exzenterrad
insbesondere an seiner Umfangsfläche in
der Lagerbrücke
des Gehäuseteils
und das Riemenspannrad mit seiner Radwelle in einer Aufnahmeöffnung des
Exzenterrads gelagert, so erstreckt sich der Schmiermittelkanal
von der Umfangsfläche bis
zur Aufnahmeöffnung
des Exzenterrads. Die Umfangsfläche
des Exzenterrads und die Gegenfläche der
Lagerbrücke
bilden dabei die erste Lagerlauffläche der Lagerung des Exzenterrads
und die von der Aufnahmeöffnung
umgebene Umfangsfläche
der Radwelle mit der Gegenfläche
der Aufnahmeöffnung bilden
die zweite Lagerlauffläche
der Lagerung des Riemenspannrads.
-
Mit
Vorteil ist vorgesehen, dass der Schmiermittelkanal an der ersten
Lagerlauffläche
in einer Aufweitung endet, die sich über einen Umfangsbereich erstreckt,
der insbesondere dem Verstellwinkel oder in etwa dem Verstellwinkel
des Exzenterrads entspricht. Durch die umfängliche Aufweitung des Schmiermittelkanals
an der ersten Lagerlauffläche, insbesondere
der Umfangsfläche
des Exzenterrads, wird eine gleichbleibende, von einer Drehwinkeleinstellung
des Exzenterrades unabhängige
Versorgung der Lagerung des Riemenrads mit Schmiermittel gewährleistet.
-
Weiterhin
ist vorgesehen, dass die Riemenspannvorrichtung eine Verdreheinrichtung
zum Verdrehen des Exzenterrads aufweist. Die Verdreheinrichtung
weist dazu zum Beispiel ein Verdrehwerkzeug auf, das ein an dem
Gehäuseteil
fest installiertes Werkzeug oder alternativ ein zur Montage des Riemens
in das Gehäuseteil
einbringbares Werkzeug zum Verdrehen des Exzenterrads ist.
-
Weiterhin
ist vorgesehen, dass die Riemenspannvorrichtung eine Spannfeder
aufweist, die das Exzenterrad in eine Spannposition bringt. Die
Spannfeder ist dabei das Spannelement, das das Riemenspannrad durch
die Verlagerung (das Verdrehen) des Exzenterrades in die Spannposition
so gegen den um die Riemenscheiben geführten Riemen drängt, dass dieser
mit einem Spanndruck gespannt wird.
-
Schließlich ist
vorgesehen, dass das Exzenterrad als Sinterbauteil oder als Fließpressbauteil ausgebildet
ist. Durch die Ausbildung als Sinterbauteil oder als Fließpressbauteil
wird die Anzahl der Bearbeitungsschritte gegenüber einer Herstellung des Exzenterrads
durch spanende Bearbeitung deutlich reduziert. Vorzugsweise sind
das Gehäuseteil
und das Riemenspannrad aus Aluminium und das Exzenterrad aus Stahl.
Diese Materialkombination eignet sich besonders für Gleitlager.
-
Die
Zeichnungen veranschaulichen die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels,
und zwar zeigen:
-
1 ein
Teil eines Aggregats eines Kraftfahrzeugs mit einer erfindungsgemäßen Ringspannvorrichtung,
-
2 eine
Schnittdarstellung der Riemenspannvorrichtung der 1 entlang
der Schnittlinie L-L,
-
3 eine
Ansicht eines Exzenters der Riemenspannvorrichtung und
-
4 ein
Gehäuseteil
und Komponenten der Riemenspannvorrichtung.
-
Die 1 zeigt
ein als Nockenwellenlagerbrille 1 ausgebildetes Gehäuseteil 2 eines
Aggregats 3, das als Verbrennungsmotor 4 eines
Kraftfahrzeugs ausgebildet ist. Das Gehäuseteil 2 ist an einer
Seite des Verbrennungsmotors 4 im Endbereich von zwei Nockenwellen 5, 6 angeordnet,
die an ihren Enden jeweils eine Riemenscheibe 7 aufweisen,
wobei nur die Riemenscheibe 7 der Nockenwelle 6 dargestellt ist.
Eine nicht dargestellte Kurbelwelle des Verbrennungsmotors 4 treibt
die Riemenscheiben 7 der Nockenwellen 5, 6 mittels
eines als Zahnriemen 8 ausgebildeten Riemens 9 eines
Riementriebsystems 10 an. Eine nicht dargestellte Riemenscheibe
der Kurbelwelle wird dazu von einer Schlaufe 11 des Riemens 9 umgriffen.
Um eine zur Drehung der Kurbelwelle synchrone Drehung der Nockenwellen 5, 6 zu erreichen,
ist der Zahnriemen 8 auf seiner Innenseite 12 mit
Zähnen 13 versehen,
die in Gegenverzahnungen der Riemenscheiben 7 der Nockenwelle 5, 6 und der
nicht dargestellten Riemenscheibe der Kurbelwelle eingreifen. Um
den Riemen 9 des Riementriebsystems 10 permanent
auf Spannung zu halten, ist am Gehäuseteil 2 eine Riemenspannvorrichtung 14 zum
Spannen des Riemens 9 angebracht. Diese Riemenspannvorrichtung 14 besteht
aus einem an dem Gehäuseteil 2 drehbar
gelagerten Exzenterrad 15, das am Gehäuseteil 2 um die Drehachse 16 drehbar gelagert
ist. Das Exzenterrad 15 ist in den 2 und 3 dargestellt.
Exzentrisch zur Drehachse 16 weist das Exzenterrad 15 eine
Aufnahmeöffnung (Aufnahme) 17 für eine als
Hohlwelle 18 ausgebildete Radwelle 19 eines Riemenspannrads 20 auf.
Die Radwelle 19 ist am Exzenterrad 15 gelagert
und um eine sich mit dem verdrehen des Exzenterrads 15 velagernde
Drehachse 21 drehbar. Das Exzenterrad 15 ist über eine
in 2 dargestellte, als Schraubendrehfeder 22 ausgebildete
Spannfeder 23 mit dem das Exzenterrad 15 umgebenden
Gehäuseteil 2 federnd
verbunden. Dazu greift ein Ende 38 der Spannfeder 23 in
das Exzenterrad 15 und das andere Ende der Spannfeder 23 in
das Gehäuseteil 2.
Die als Schraubendrehfeder 22 ausgebildete Spannfeder 22 erzeugt
bei einem Verdrehen/Verschwenken des Exzenterrades 15 gegenüber dem
Gehäuseteil 2 eine Rückstellkraft
in Richtung einer Spannposition des Riemenspannrades 20.
Das Gehäuseteil 2 weist
eine Sicherungsöffnung 24 für ein in 2 dargestelltes Sicherungselement 25 auf.
In einer in den 1 und 2 gezeigten
Montageposition zur Montage/Demontage des Riemens 9 sind
die Sicherungsöffnung 24 und
die in der Aufnahmeöffnung 17 des
Exzenterrads 15 angeordnete Radwelle 19 koaxial
angeordnet. Zur Fixierung des Exzenterrads 15 ist ein als
Sicherungsstopfen 26 ausgebildetes stiftförmiges Sicherungselement 25 in
die Sicherungsöffnung 24 und ferner
in eine Halteöffnung 27 der
Radwelle 19 eingebracht. Sicherungselement 25,
Sicherungsöffnung 24 und
Halteöffnung 27 bilden
eine Exzenterstellungsfixierungseinrichtung 29. Das Gehäuseteil 2 weist
weiterhin eine nicht dargestellte Einführöffnung für ein ebenfalls nicht dargestelltes
Verdrehwerkzeug zur Exzenterbetätigung
auf. Mit diesem Verdrehwerkzeug kann das Exzenterrad 15 zwischen
einer Spannposition und der in den 1 und 2 gezeigten
Montageposition durch verdrehen verlagert werden.
-
Die 2 zeigt
eine Schnittdarstellung der Riemenspannvorrichtung 14 entlang
der Schnittlinie L-L der 1. Das Exzenterrad 15 stützt sich
mit seiner ersten Stirnseite 29 an einer umfänglichen
Kante des Gehäuseteils 2 ab
und ist an seiner Umfangsfläche
(Mantelfläche) 30 von
einer hülsenförmigen Lagerbrücke 31 des
Gehäuseteils 2 umfänglich umgeben.
Die Lagerbrücke 31 ist
ihrerseits von der Schraubendrehfeder 22 umgeben, die das
Exzenterrad 15 in die Spannposition drängt. Das Exzenterrad 15 weist
an seiner ersten Stirnseite 29 eine Struktur 32 auf,
mit der eine Gegenstruktur an einem Ende des nicht gezeigten Verdrehwerkzeugs
in Wirkeingriff steht. Durch den Wirkeingriff des Verdrehwerkzeugs kann
das Exzenterrad 15 um seine Drehachse 16 verschwenkt
werden. Durch das Verschwenken des Exzenterrades 15 verschwenkt
sich auch die Radwelle 19 des Riemenspannrades 20 und
wird so von seiner Spannposition in die Montageposition oder von
der Montageposition in die Spannposition verbracht.
-
Die 3 zeigt
das Exzenterrad 15 der erfindungsgemäßen Riemenspannvorrichtung 14 mit
der zur Drehachse 16 des Exzenterrads 15 exzentrisch angeordneten
Aufnahmeöffnung 17 zur
Aufnahme der als Hohlwelle 18 ausgebildeten Radwelle 19 des Riemenspannrads 20 mit
der um die Drehachse 16 verschwenkbaren/verdrehbaren Drehachse 21.
Das Exzenterrad 15 weist einen Schmiermittelkanal 33 auf,
der sich von der Umfangsfläche 30 bis
zu einer Innenfläche 34 der
Aufnahmeöffnung 17 des
Exzenterrades 15 erstreckt. Der Schmiermittelkanal 33 endet
an der Umfangsfläche 30 in
einer Aufwei tung 35, die sich über einen Umfangsbereich 36 des
Exzenterrads 15 erstreckt, der einem maximalen Verstellwinkel 36' des Exzenterrads 15 entspricht.
Dieser maximale Verstellwinkel 36' wird durch die Länge einer
in 4 dargestellten Ausnehmung 37 in der
hülsenförmigen Lagerbrücke 31 bestimmt,
durch die die Schraubendrehfeder 22 mit ihrem einen Ende 38 in das
Exzenterrad 15 eingreift. Auf einer der ersten Stirnseite 29 gegenüberliegenden
zweiten Stirnseite 39 verläuft eine Nut 40 von
der Umfangsfläche 30 bis unmittelbar
vor die Aufnahmeöffnung 17.
Diese Nut 40 dient zur Schmiermittelversorgung der zweiten Stirnseite 39.
-
Die 4 zeigt
das Gehäuseteil 2 mit
der Lagerbrücke 31 zur
Aufnahme des Exzenterrads 15. In etwa tangential zur hülsenförmigen Lagerbrücke 31 ist
im Gehäuseteil 2 ein
Schmiermittelversorgungskanal 41 eines Schmiermittelversorgungssystems des
Aggregats 3 angeordnet. Die Lagerbrücke 31 weist in einem
Kontaktbereich mit dem Schmiermittelkanal 41 einen Durchbruch 43 auf,
der eine zwischen der Umfangsfläche 30 und
einer Gegenfläche 44 der
Lagerbrücke 31 gebildeten
ersten Lagerlauffläche 45 eines
als Gleitlager 46 ausgebildeten Lagers 47 gewährleistet.
Durch die Nut 40 wird die zweite Stirnseite 39 des
Exzenterrades 15 mit Schmiermittel versorgt. Zur Versorgung
eines als Gleitlager 48 ausgebildeten Riemenspannradlagers 49 zur
Lagerung des Riemenspannrades 20 am Exzenterrad 15 erstreckt
sich der in 3 gezeigte Schmiermittelkanal 33 von
einer Aufweitung 35 am Umfangsbereich 36 des Exzenterrades 15 bis
zu der Innenfläche 34 der
Aufnahmeöffnung 17 und
einer gegenüberliegenden
Mantelfläche 50 der
Radwelle 19. Die Mantelfläche 50 und die als
deren Gegenfläche 51 ausgebildete
Innenfläche 34 der
Aufnahmeöffnung 17 bilden
eine zweite Lagerlauffläche 52 des Riemenspannradlagers 49.
-
- 1
- Nockenwellenlagerbrille
- 2
- Gehäuseteil
- 3
- Aggregat
- 4
- Verbrennungsmotor
- 5
- Nockenwelle
- 6
- Nockenwelle
- 7
- Riemenscheibe
- 8
- Zahnriemen
- 9
- Riemen
- 10
- Riemensystem
- 11
- Schlaufe
- 12
- Innenseite
- 13
- Zahn
- 14
- Riemenspannvorrichtung
- 15
- Exzenterrad
- 16
- Drehachse
- 17
- Aufnahmeöffnung
- 18
- Hohlwelle
- 19
- Radwelle
- 20
- Riemenspannrad
- 21
- Drehachse
- 22
- Schraubendrehfeder
- 23
- Spannfeder
- 24
- Sicherungsöffnung
- 25
- Sicherungselement
- 26
- Sicherungsstopfen
- 27
- Halteöffnung
- 28
- Exzenterstellungsfixierungseinrichtung
- 29
- erste
Stirnseite
- 30
- Umfangsfläche
- 31
- Lagerbrücke
- 32
- Struktur
- 33
- Schmiermittelkanal
- 34
- Innenfläche
- 35
- Aufweitung
- 36
- Umfangsbereich
- 36'
- Verstellwinkel
- 37
- Ausnehmung
- 38
- Ende
- 39
- zweite
Stirnseite
- 40
- Nut
- 41
- Schmiermittelversorgungskanal
- 42
- Kontaktbereich
- 43
- Durchbruch
- 44
- Gegenfläche
- 45
- Lagerlauffläche
- 46
- Gleitlager
- 47
- Lager
- 48
- Gleitlager
- 49
- Riemenspannradlager
- 50
- Mantelfläche
- 51
- Gegenfläche
- 52
- Lagerlauffläche