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Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Spannen eines Zugmittels in einem Zugmittelgetriebe, insbesondere eines Riemens in einem Riementrieb, umfassend ein Nabenteil und ein diesem zugeordnetes, mit dem Zugmittel zusammenwirkendes Radteil, wobei das Radteil gegenüber dem Nabenteil zwischen einer Zugmittelmontage- und einer Betriebsposition radial verlagerbar ist.
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Eine derartige Anordnung ist beispielsweise aus der
DE 10 2004 005 748 A1 bekannt, derzufolge das Nabenteil eine zentral angeordnete zylindrischzapfenförmige Nabe und das Radteil ein mit dieser korrespondierendes Langloch aufweist. Mit dieser Anordnung kann das Radteil gegenüber dem Nabenteil zwischen einer Zugmittelmontage- und einer Betriebsposition radial verlagert werden. Die bekannte Verbindungskontur lässt jedoch auch eine Verdrehung von Nabenteil und Radteil zueinander zu, sodass weitere Verbindungsmittel Langlöcher, die parallel zudem zentralen Wellenlangloch ausgerichtet sind, erforderlich sind. Um das Radteil vom Nabenteil zu lösen müssen jeweils alle den Verbindungsmittellanglöchern zugeordnete Verbindungsmittel gelöst werden. Die bekannte Anordnung ist daher nicht nur hinsichtlich ihrer Herstellung sondern auch bei der Montage aufwendig.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine eingangs genannten Einrichtung zum Spannen eines Zugmittels bereitzustellen, welche einfach herstellbar und einfach zu montieren und zu warten ist.
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Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt mit einer Einrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1, wobei gemäß der zugrunde liegenden Idee wenigstens eine formschlüssig drehfeste und zugleich radial bewegliche Verbindungskontur zwischen Nabenteil und Radteil vorgesehen ist. Dies hat den Vorteil, dass mit einer einzigen Verbindungskontur sowohl eine radiale Verlagerung des Radteils gegenüber dem Nabenteil zwischen einer Zugmittelmontage- und einer Betriebsposition ermöglicht, zugleich jedoch eine Relativverdrehung zwischen Nabenteil und Radteil verhindert ist. Dadurch können weitere, parallel zu dieser Verbindungskontur ausgerichtete und daher sehr aufwendig zu fertigende Verbindungskonturen entfallen und selbst wenn solche zusätzlichen Verbindungskonturen vorgesehen werden, brauchen diese nicht hochgenau ausgeführt zu werden, da eine Zuordnung von Nabenteil und Radteil zueinander ausschließlich mittels der erfindungsgemäßen formschlüssig drehfesten und zugleich radial beweglichen Verbindungskontur gegeben ist.
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Besonders zu bevorzugende Ausführungsbeispiele und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Einrichtung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Von besonderem Vorteil ist es, wenn die Verbindungskontur ein Langloch und ein darin führbares, zwei parallele Flächen umfassendes Korrespondenzteil umfasst. So ist das Korrespondenzteil zur radialen Verlagerung von Radteil zum Nabenteil im Langloch verschiebbar, zwei parallele Flächen verhindern dabei zugleich eine Verdrehung von Radteil und Nabenteil relativ zueinander. Zweckmäßigerweise ist das Langloch radteilseitig und das Korrespondenzteil nabenseitig vorgesehen, das Radteil ist daher einfacher herstellbar und weist ein geringes Gewicht auf.
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Gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist eine einzige zentral angeordnete formschlüssig drehfeste und zugleich radial bewegliche Verbindungskontur vorgesehen.
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Von besonderem Vorteil ist es, wenn ein Langlochende die Zugmittelmontageposition und das andere Langlochende die Betriebsposition zwischen Nabenteil und Radteil bestimmt. Dadurch wird eine sichere und reproduzierbare Montage des Zugmittels sowohl bei Erstmontage als auch im Wartungsfall riemenschonend bei gleichmäßiger Dehnung ohne Überdehnen ermöglicht. Einem besonders zu bevorzugenden Ausführungsbeispiel der Erfindung zufolge ist zwischen Nabenteil und Radteil eine lösbare Axialsicherung vorgesehen. Dadurch ist eine einfache Montage vom Radteil am Nabenteil ebenso ermöglicht wie ein einfaches Lösen und Fixieren von Radteil und Nabenteil zum Zwecke des Spannens eines Zugmittels.
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Zweckmäßig ist es, wenn zur Axialsicherung das Korrespondenzteil des Nabenteils eine Nut zur Aufnahme eines Axialsicherungsrings aufweist. In diesem Fall erfolgt ein Verspannen von Radteil und Nabenteil an anderer Stelle, der Axialsicherungsring gewährleistet als gesondertes Sicherungselement eine sichere Befestigung des Radteils am Nabenteil. Die Axialsicherung mittels Axialsicherungsring wird nur zum Zwecke einer Demontage des Radteils gelöst.
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Einem anderen Ausführungsbeispiel zufolge ist zur Axialsicherung am Korrespondenzteil des Nabenteils ein Außengewinde zur Aufnahme einer Axialsicherungsmutter vorgesehen. Alternativ kann das Korrespondenzteil des Nabenteils auch ein Innengewinde zur Aufnahme einer Axialsicherungsschraube aufweisen. Bei diesen Ausführungsbeispielen ist es grundsätzlich möglich, die Axialsicherungsmutter bzw. Axialsicherungsschraube auch zur Fixierung von Radteil und Nabenteil zueinander in Betriebsposition zu verwenden. Selbstverständlich können zusätzlich jedoch weitere Verbindungen vorgesehen sein.
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Gemäß einem noch weiteren Ausführungsbeispiel zufolge ist zur Axialsicherung zwischen Nabenteil und Radteil ein Einpressteil vorgesehen. Zusätzlich oder alternativ kann ein Bajonettverschluss zur Axialsicherung zwischen Nabenteil und Radteil vorgesehen sein.
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Vorzugsweise ist zwischen Nabenteil und Radteil wenigstens eine weitere Verbindung vorgesehen, wobei das Nabenteil ein Innengewinde zur Aufnahme einer Schraube und das Radteil ein Langloch aufweist. Das Langloch des Radteils ermöglicht dabei bei in das Innengewinde des Nabenteils eingeschraubter Schraube eine der zentral angeordneten Verbindungskontur entsprechende radiale Verlagerung zwischen Nabenteil und Radteil.
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Ebenfalls sehr von Vorteil ist es, wenn das Nabenteil ein Innengewinde zur Aufnahme einer Schraube und das Radteil eine entsprechende Durchgangsbohrung aufweist und Innengewinde und Durchgangsbohrung in der Betriebsposition zwischen Nabenteil und Radteil fluchten. Bei diesem Ausführungsbeispiel kann die wenigstens eine weitere Verbindung nur in Betriebsposition geschlossen werden, in Montageposition ist das Innengewinde am Nabenteil nicht zugänglich, sodass auch optisch und haptisch das Erreichen der Betriebsposition erkennbar ist.
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Bei einer erfindungsgemäßen Einrichtung zum Spannen eines Zugmittels in einem Zugmittelgetriebe, bei welcher das Zugmittel das Radteil in einem Umschlingungsbereich umschlingt und Zugmittel und Radteil einander reib- und/oder formschlüssig zugeordnet sind, sind vorzugsweise der Umschlingungsbereich, die Reibung zwischen Zugmittel und Radteil, der Spannweg zwischen Zugmittelmontage- und Betriebsposition sowie die Spannkraft zur Verlagerung des Radteils gegenüber dem Nabenteil von der Zugmittelmontage- in die Betriebsposition aufeinander abgestimmt. Wenn Zugmittel und Radteil reibschlüssig miteinander in Verbindung stehen, liegt zweckmäßigerweise zwischen Zugmittel und Radteil wenigstens eine derart hohe Reibung vor, dass mittels einer am Zugmittel angreifenden Zugkraft das Radteil gegenüber dem Nabenteil von der Zugmittelmontage- in die Betriebsposition verlagerbar ist.
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Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, die erfindungsgemäße Zugmittelspanneinrichtung bei einer Einrichtung zum Antrieb von Nebenaggregaten einer Brennkraftmaschine zu verwenden, welche ein einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine zugeordnetes erstes antreibbares Radteil, ein Zugmittel sowie wenigstens ein zweites antreibbares Radteil umfasst. Zweckmäßigerweise ist dabei zum Spannen des Zugmittels das auf das erste und das wenigstens eine zweite Radteil aufgelegte Zugmittel durch Drehen eines Radteils zugkraftbeaufschlagbar. Die erfindungsgemäße Zugmittelspanneinrichtung kann dem ersten oder dem zweiten Radteil zugeordnet sein.
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Nachfolgend sind unter Bezugnahme auf Figuren bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung näher erläutert, dabei zeigen schematisch und beispielhaft:
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1a eine Einrichtung zum Spannen eines Zugmittels mit Nabenteil und Radteil, wobei zwischen Nabenteil und Radteil eine formschlüssig drehfeste und zugleich radial bewegliche Verbindungskontur vorgesehen ist,
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1b dieselbe Einrichtung in Explosionsdarstellung,
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2a eine Spanneinrichtung mit formschlüssig drehfester und zugleich radial beweglicher Verbindungskontur zwischen Nabenteil und Radteil an einem Generator in Schnittdarstellung,
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2b dieselbe Einrichtung in Frontansicht,
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3a eine Einrichtung zum Spannen eines Zugmittels mit einer formschlüssig drehfesten und zugleich radial beweglichen Verbindungskontur zwischen Nabenteil und Radteil und Axialsicherung mittels Zentralmutter an einer Spannrolle in Schnittdarstellung,
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3b dieselbe Einrichtung in Frontalansicht,
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4a eine Einrichtung zum Spannen eines Zugmittels mit einer formschlüssig drehfesten und zugleich radial beweglichen Verbindungskontur zwischen Nabenteil und Radteil sowie Axialsicherung mittel Einpressteil an einer Spannrolle in Schnittdarstellung,
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4b dieselbe Einrichtung in Frontalansicht,
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5a eine Einrichtung zum Spannen eines Zugmittels mit formschlüssig drehfester und zugleich radial beweglicher Verbindungskontur zwischen Nabenteil und Radteil an der Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine in Montageposition,
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5b dieselbe Einrichtung beim Spannen des Zugmittels,
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5c dieselbe Einrichtung in Betriebsposition.
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Die in den 1a, 1b dargestellte Zugmittelspanneinrichtung 100 dient zum Spannen eines hier nicht gezeigten Zugmittels, insbesondere eines Riemens zum Antrieb eines Nebenaggregats einer Brennkraftmaschine, wie Generator, E-Maschine, Wasserpumpe, Ölpumpe oder Klimakompressor.
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Die Zugmittelspanneinrichtung 100 umfasst ein Nabenteil 102 sowie ein Radteil 108. Das Nabenteil 102 ist beispielsweise mit einer Welle oder einem Außenring eines Wälzlagers drehfest verbindbar. Das Nabenteil 102 ist scheibenförmig ausgestaltet und weist zentral einen achsparallelen Hohlzapfen 104 auf. Endseitig ist der Zapfen 104 mit einer Aufnahmekontur mit zwei parallelen Flächen 116 ausgestaltet und bildet ein Korrespondenzteil 114 für ein im Radteil 108 ausgebildetes Langloch 106. In gefügter Position ist das Radteil mit seinem Langloch 106 und dessen parallelen Flächen 118 am Korrespondenzteil 114 mit seinen parallelen Flächen 116 aufgenommen. Zur axialen Sicherung dient ein Axialsicherungsring 110, welcher in einer am Ende des Zapfens 104 angeordneten Nut 124 einsetzt.
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Das Langloch 106 des Radteils 108 weist eine derartige Form und Lage auf, dass seine Enden eine Zugmittelmontageposition einerseits und andererseits eine Betriebsposition bestimmen. Das Radteil 108 ist mittels der parallelen Flächen 116, 118 drehfest und zugleich radial beweglich mit dem Nabenteil 102 verbunden. In Betriebsposition sind Radteil 108 und Nabenteil 102 konzentrisch zueinander angeordnet, in Montageposition, welche erreicht wird, wenn das Radteil 108 radial zum Nabenteil 102 verschoben wird, fallen die Achsen von Radteil 108 und Nabenteil 102 auseinander.
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Das Nabenteil 102 weist mehrere, vorliegend vier Innengewinde 122 zur Aufnahme von Verbindungsschrauben auf, während das Radteil 108 entsprechend vier Durchgangsbohrungen 112 aufweist. Nur in Betriebsposition fluchten Innengewinde 122 und Durchgangsbohrungen 112, sodass in dieser Position das Radteil 108 mit dem Nabenteil 102 verschraubt werden kann.
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Das Radteil 108 weist ferner eine Markierung 120 auf, welche optisch und haptisch eine Montagehilfe beim Spannen eines Zugmittels bietet.
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Gemäß den 2a, 2b ist die Zugmittelspanneinrichtung einem Generator zugeordnet, jedoch kann sie grundsätzlich auch einem anderen Nebenaggregat, wie E-Maschine, Wasserpumpe, Ölpumpe oder Klimakompressor oder der Kurbelwelle zugeordnet sein.
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Das Nabenteil 202 ist drehfest mit einer Welle 204 verbunden, über eine Verbindungskontur 206, 218 ist mit dem Nabenteil 202 ein Radteil 208, welches mit einem Zugmittel 230 zusammenwirkt, verbunden. In den 2a, 2b ist die Zugmittelspanneinrichtung in Betriebsposition dargestellt, eine Montageposition ist gestrichelt angedeutet (238). Zur Axialsicherung des Radteils 208 am Nabenteil 202 weist die Welle 204 endseitig ein Außengewinde auf, auf welches eine Axialsicherungsmutter 234 aufgeschraubt ist, eine Beilagscheibe ist mit 232 bezeichnet. Zur Montage bzw. Demontage des Radteils 208 vom Nabenteil 202 wird die Axialsicherungsmutter 234 vollständig abgeschraubt. Um das Radteil 208 in Betriebsposition fest mit dem Nabenteil 202 zu verbinden, wird die Axialsicherungsmutter 234 fest angezogen, wenn die Axialsicherungsmutter 234 gelöst wird, sind Radteil 208 und Nabenteil 202 relativ zueinander bewegbar, sodass das Radteil 208 in eine Zugmittelmontageposition verlagerbar ist. Aufgrund der formschlüssig drehfesten Verbindungskontur 206, 218 zwischen Nabenteil 202 und Radteil 208 erfolgt bei Drehung des Radteils 208 eine Mitnahme des Nabenteils 202 ebenso wie umgekehrt bei Drehung des Nabenteils 202 eine Mitnahme des Radteils 208. Die Welle 204 weist endseitig eine Angriffsmöglichkeit, vorliegend eine Innensechskantkontur 236 zur Aufnahme eines Werkzeugs auf, mit dem die Welle 204 und damit das Nabenteil 202 sowie über die Verbindungskontur 206, 218 das Radteil 208 verdrehbar sind. Die Innensechskantkontur 236 dient zudem auch zum Gegenhalten bzw. Kontern beim Anziehen der Axialsicherungsmutter 234.
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Mit den 3a, 3b ist eine Zugmittelspanneinrichtung an einer Spannrolle dargestellt. In den 3a, 3b ist die Zugmittelspanneinrichtung in Betriebsposition dargestellt, eine Montageposition ist gestrichelt angedeutet (338). Das Nabenteil 302 ist mit dem Außenring eines Wälzlagers 344 verbunden, dessen Innenring mittels einer Schraube 342 brennkraftmaschinengehäuseseitig (340) festgelegt ist. Über eine Verbindungskontur 306 ist ein Radteil 308 formschlüssig drehfest und zugleich radial beweglich mit dem Nabenteil 302 verbunden. Das Radteil 308 wirkt als Spannrolle mit der Außenseite eines Zugmittels 330 zusammen. Zur Axialsicherung des Radteils 308 am Nabenteil 302 ist eine Zentralmutter 334 vorgesehen, welche auf ein Außengewinde einer am Nabenteil 302 ausgebildeten Zapfenförmigen Aufnahme 304 aufgeschraubt ist. Eine Ausnehmung 336 dient zur Auswuchtung des Radteils 308 und kann zusätzlich für einen Werkzeugangriff genutzt werden. Hierfür ist die Ausnehmung 336 vorliegend als Innensechskantkontur ausgeführt. Zum Spannen bzw. Drehen wird jedoch eine Angriffskontur 305, wie Innenstern- oder Innensechskantkontur, an der Zapfenförmigen Aufnahme 304 verwendet. Außerdem kann diese Angriffskontur zum Gegenhalten bzw. Kontern beim Anziehen der Zentralmutter 334 verwendet werden.
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Den 4a, 4b zufolge, welche ebenfalls eine Zugmittelspanneinrichtung an einer Spannrolle zeigen, erfolgt eine Axialsicherung des mit einem Zugmittel 430 zusammenwirkenden Radteils 408 am Nabenteil 402, welches mit dem Außenring eines Wälzlagers 444, dessen Innenring mittels einer Schraube 442 brennkraftmaschinengehäuseseitig (440) festgelegt ist, mittels eines Einpressteils 446. Zum Spannen bzw. Drehen ist eine Angriffskontur 405, wie Innenstern- oder Innensechskantkontur, vorgesehen. In den 4a, 4b ist die Zugmittelspanneinrichtung in Betriebsposition dargestellt, eine Montageposition ist gestrichelt angedeutet (438).
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Eine Zugmittelspanneinrichtung ist in Montageposition in 5a gezeigt, 5b zeigt den Spannvorgang und 5c die Betriebsposition. Gleiche Bauteile sind in den 5a–5c mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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In 5a sind Nabenteil 502 und Radteil 508 nicht miteinander verschraubt, sodass das Radteil 508 relativ zum Nabenteil 502 radial verlagerbar ist, wobei das Radteil 508 mit seinem Langloch 506 am Zapfen 504 des Nabenteils 502 radialverschiebbar geführt ist und ein Verdrehung von Nabenteil 502 und Radteil 508 aufgrund der Aufnahmekontur des Zapfens 504 mit seinen zwei parallelen Flächen und den korrespondierenden Flächen am Radteil 508 verhindert ist. Zur axialen Sicherung des Radteils 508 am Nabenteil 502 dient ein Axialsicherungsring, welcher in einer am Ende des Zapfens 504 angeordneten Nut einsetzt. Das Langloch 506 des Radteils 508 weist eine derartige Form und Lage auf, dass seine Enden eine Zugmittelmontageposition (5a) einerseits und andererseits eine Betriebsposition (5c) bestimmen.
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Gemäß 5a befindet sich das Radteil 508 in einer Position, in der der Abstand zwischen der Achse des Radteils 508 und der Achse eines weiteren Radteils des Zugmittelgetriebes, hier eines einem Nebenaggregat 552, wie Generator, E-Maschine, Wasserpumpe, Ölpumpe oder Klimakompressor, zugeordneten Radteils 550, verringert oder minimal ist, sodass die Hüllkurve des Zugmittelgetriebes kurz ist und das Zugmittel 530 ohne größeren Aufwand locker aufgelegt werden kann.
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Nachdem das Zugmittel 530 aufgelegt ist, kann der Spannvorgang eingeleitet werden, indem – wie in 5b gezeigt – das Zugmittelgetriebe in Bewegung gesetzt wird. Dies kann durch einen Antrieb des Radteils 550, des Radteils 508 oder eines diesen zugeordneten Nabenteils 502 erfolgen, beispielsweise mittels eines Werkzeugs, das in eine korrespondierende Aufnahme an einem der Radteile eingreift. Wenn ein Antrieb des Zugmittelgetriebes ausgehend von dem Radteil 550 erfolgt, legt sich das Zugmittel 530 in einem Umschlingungswinkelbereich an die Lauffläche des Radteils 508 an, sodass zwischen Zugmittel 530 und Radteil 508 Reibkräfte wirksam werden. Die im Umschlingungswinkelbereich auftretenden Reibkräfte erreichen einen so hohen Wert, dass eine Selbsthemmung erreicht wird, also bei einer Zugkraft des Zugmittels 530 in Pfeilrichtung a das Zugmittel 530 auf dem Radteil 508 nicht durchrutscht, sondern dieses mitnimmt. Für den Fall, dass das Zugmittel 530 ein Zahnriemen ist, sind selbstverständlich nicht Reibkräfte von Bedeutung, sondern eine Eingreifen von Riemenzähnen in entsprechende Lücken des Radteils 508. Wenn ein Antrieb des Zugmittelgetriebes ausgehend von dem Radteil 508 oder Nabenteil 502 erfolgt, ist eine selbsthemmende Mitnahme zwischen Zugmittel 530 und Radteil 508 nicht von gleicher Bedeutung, da eine Verdrehung von Radteil 508 und Nabenteil 502 ohnehin gewährleistet ist.
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Bei weiterer Bewegung des Zugmittelgetriebes drehen verbunden über das Zugmittel 530 sowohl das Radteil 550 als auch das Radteil 508, auch ersichtlich aus der Verlagerung der pfeilförmigen Markierung 520 am Radteil 508. Dabei verlagert sich unter der Zugkraft des Zugmittels 530 das Radteil 508 gegenüber dem Nabenteil 502 derart, dass sich der Abstand zwischen der Achse des Radteils 508 und der Achse des Radteils 550 vergrößert, wobei der Zapfen 504 mit seinen zwei parallelen Flächen entlang den korrespondierenden Flächen am Radteil 508 im Langloch 506 verschoben und das Zugmittel 530 gespannt wird.
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5c zeigt die Betriebsposition, in der der Abstand zwischen der Achse des Radteils 550 und der Achse des Radteils 508 maximal und das Zugmittel 530 vollständig gespannt ist. Dabei fluchten die Durchgangsbohrungen 512 des Radteils 508 und die entsprechenden Gewinde des Nabenteils 502, sodass Radteil 508 und Nabenteil 502 miteinander verschraubt werden können. Bei Demontage des Zugmittels 530 werden in dieser Position (5c) die Schrauben (512) gelöst und nachfolgend das Zugmittelgetriebe langsam bewegt, sodass ein schlagartiges entspannen des Riemens vermieden wird.
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Erfindungsgemäß können Merkmale der Ausführungsbeispiele auch untereinander kombiniert werden, sodass sich hier nicht in dieser Kombination gezeigte Gegenstände ergeben.
