DE102007039132A1

DE102007039132A1 - Hydraulisches Spannsystem für einen Riementrieb

Info

Publication number: DE102007039132A1
Application number: DE200710039132
Authority: DE
Inventors: Rainer Fuhrmann; Tim Hentschel
Original assignee: Schaeffler KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2007-08-18
Filing date: 2007-08-18
Publication date: 2009-02-19
Also published as: WO2009024415A2; EP2191168A2; WO2009024415A3

Abstract

Die Erfindung betrifft ein hydraulisches Spannsystem (1), das zum Spannen eines Riemens (11) von Zugmitteltrieben (12) in Brennkraftmaschinen bestimmt ist. Der Zugmitteltrieb (12) umfasst einen in einem Ölbad bzw. in einem Ölnebel umlaufenden Riemen (11). Das Spannsystem (1) schließt ein Gehäuse (2) ein, in dem ein von einem Hydraulikfluid beaufschlagter Kolben (9) linear verschiebbar geführt ist, der eine im Betriebszustand mit dem Riemen (11) zusammenwirkende Spannschiene (7) einschließt. Die Spannschiene (7) ist über ein Gelenk (6) schwenkbar an dem Gehäuse (2) befestigt.

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein hydraulisches Spannsystem, das in Zugmitteltrieben einer Brennkraftmaschine eingesetzt und zum Spannen von Zugmitteln vorgesehen ist. Das Spannsystem umfasst ein Gehäuse mit einem Zylinder, indem ein von einem Hydraulikfluid beaufschlagter Kolben linear verschiebbar geführt ist, der über eine Spannschiene mit dem Zugmittel zusammenwirkt.
Hintergrund der Erfindung
Derartige hydraulische Spannsysteme für Zugmitteltriebe sind in unterschiedlichen Ausführungsformen bekannt. Beispiele dafür sind in den Druckschriften DE 198 05 878 A1 , EP 1 043 519 A2 und US 6,16,423 wiedergegeben.
Zugmitteltriebe von Brennkraftmaschinen werden im Steuertrieb, zum Antrieb der Nockenwelle bzw. im Aggregatetrieb, zum Antrieb beispielsweise eines Klimakompressors, Generators, einer Ölpumpe oder einer Ausgleichswelle eingesetzt. Der Zugmitteltrieb erfordert stets eine ausreichende Vorspannung des Zugmittels, um eine einwandfreie Kopplung d. h. einen Zahnsprung bei Synchronantrieben zu vermeiden, bzw. einen nahezu schlupffreien Antrieb zu gewährleisten. Dazu ist es bekannt Spannsysteme einzusetzen, die über ein Gehäuse beispielsweise an dem Maschinenteil bzw. dem Motorblock oder Zylinderkopf der Brennkraftmaschine befestigt ist.
Aufgabe der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein bauraumoptimiertes hydraulisches Spannsystem für Zugmitteltriebe zu schaffen.
Zusammenfassung der Erfindung
Das der Erfindung zugrunde liegende Problem wird dadurch gelöst, dass die Spannschiene über ein Gelenk schwenkbar mit dem Gehäuse verbunden ist und damit eine Baueinheit bildet. Das erfindungsgemäße hydraulische Spannsystem ist für einen Zugmitteltrieb bestimmt, bei dem als Zugmittel ein in einem Ölbad oder in einem Ölnebel umlaufender Riemen vorgesehen ist. Für derartige geräusch- und verschleißoptimierte Riementriebe ist das erfindungsgemäße Spannsystem bevorzugt einsetzbar. Die kompakte Bauweise des hydraulischen Spannsystems, bei der das Spannorgan, die Spannschiene gelenkig an dem Gehäuse angekoppelt ist, ermöglicht auch in engen Krümmungsradien des Riemens den Einbau des kompakten bauraumoptimierten erfindungsgemäßen hydraulischen Spannsystems. Weiterhin ist erfindungsgemäß vorgesehen, die Spannschiene in einer Endlage an dem Gehäuse zu fixieren. Damit kann einerseits eine wirksame Verliersicherung aller Bauteile des Spannsystems realisiert werden und andererseits vereinfacht sich in dieser Spannschienenlage die Montage des Spannsystems sowie des Riemens. Das erfindungsgemäße Spannsystem ist außerdem in Kettentrieben einsetzbar, bei denen die Spannschiene mit einer Kette zusammenwirkt.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche 2–13.
Zur Hydraulikfluid-Beaufschlagung des erfindungsgemäßen Spannsystems ist dieses mit der Druckumlaufschmierung der Brennkraftmaschine verbunden. Dadurch ist sichergestellt, dass im Betriebszustand der Zylinder und der darin linear verschiebbare Kolben stets mit einem ausreichenden Druck beaufschlagt ist, um eine ausreichende Vorspannung des Zugmittels zu gewährleisten.
Als Maßnahme zur Verringerung der Reibung im Kontaktbereich zwischen dem Riemen und der Spannschiene weist das Gehäuse des Spannsystems eine Spritzdüse auf, über die gezielt eine Teilmenge des Hydraulikfluids in die Kontaktzone gelangt.
Als eine alternative reibungsmindernde Maßnahme schließt die Erfindung eine Spannschiene mit integrierter Führungsrolle ein. Dazu bietet es sich an, die Führungsrolle so in die schwenkbar gelagerte Spannschiene einzubringen, wodurch sich der Kontakt zum Riemen ausschließlich auf die Führungsrolle beschränkt.
Die kompakte Bauweise unterstreichend, ist gemäß der Erfindung weiterhin vorgesehen, das hydraulische Spannsystem ergänzend zu der schwenkbaren Spannschiene mit einer Umlenkrolle oder starren Schiene auszustatten. Dieses – auch als Motion-Modul zu bezeichnende Spannsystem eignet sich bevorzugt für einen Zugmitteltrieb, bei dem bedingt durch enge Einbauverhältnisse das Riemen-Layout eine Häufung von engen Krümmungsradien aufweist.
Abhängig von der Einbausituation ermöglicht die Erfindung unterschiedliche Spannsystem-Konzepte. Beispielsweise kann eine Spannschiene mit integrierter Führungsrolle mit einer ortsfest angeordneten Umlenkrolle oder Führungsschiene kombiniert werden. Alternativ dazu bietet es sich an eine ortsfest positionierte Umlenkrolle mit einer Spannschiene zu kombinieren.
Das als Motion-Modul ausgebildete hydraulische Spannsystem gemäß der vorliegenden Erfindung kann vorteilhaft so dem Zugmitteltrieb zugeordnet werden, dass die Spannschiene und die Umlenkrolle mit zwei voneinander getrennten Bereichen des Zugmitteltriebs in Wirkverbindung stehen. Bevorzugt ist dabei die schwenkbare Spannschiene dem Lostrum und die ortsfeste Umlenkrolle dem Zugtrum des Zugmitteltriebs zugeordnet.
Zur Darstellung einer stets angefederten Anlage der schwenkbaren Spannschiene an dem Riemen, ist dem Kolben ein Kraftmittel zugeordnet, insbesondere eine im Zylinder des Gehäuses integrierte Druckfeder.
Die Gestaltung des hydraulischen Spannsystems ermöglicht die Verwendung beliebiger Werkstoffe. Bevorzugt sind die Bauteile, das Gehäuse, der Kolben, die Spannschiene sowie die Umlenkrolle aus Aluminium hergestellt. Alternativ dazu eignen sich aus Stahl oder einem Sinterwerkstoff hergestellte Bauteile, die beispielsweise mit einer Spannschiene und einer Umlenkrolle aus Kunststoff kombiniert sind.
Das erfindungsgemäße Spannsystem kann vorteilhaft für Ölpumpenantriebe von Brennkraftmaschinen eingesetzt werden, für den ein eng bemessener Bauraum vorgesehen ist. Der die Druckumlaufschmierung der Brennkraftmaschine sicherstellende, als Riementrieb ausgeführte Ölpumpenantrieb kann in Verbindung mit dem erfindungsgemäßen Spannsystem kosten- und geräuschoptimiert werden.
Eine vorteilhafte weitere Ausbildung der Erfindung sieht vor, dass zumindest eines der Bauteile, die Spannschiene, die Führungsrolle oder die Umlenkrolle den Riemen axial führende Borde aufweisen. Diese Maßnahme stellt sicher, dass im Betriebszustand der Riemen eine ausreichende axiale Führung erfährt, wodurch ein seitliches Abdriften des Riemens von einem Antriebs- oder Abtriebsrad unterbunden wird.
Zur Schaffung einer wirksamen Verliersicherung bzw. Montagesicherung ist die Spannschiene über einen Sicherungsstift an dem Gehäuse fixiert. Diese Endlagenfixierung ermöglicht ein vereinfachtes Auflegen des Riemens auf alle zugehörigen Riemenräder des Zugmitteltriebs. Außerdem vereinfacht diese Sicherung die Montage des Spannsystems an dem Maschinenteil. Zudem bewirkt der Sicherungsstift beim Transport des vormontierten Spannsystems einen Zusammenhalt aller Bauteile.
Eine Befestigung des hydraulischen Spannsystems erfolgt bevorzugt mittels einer Verschraubung, über die das Gehäuse lösbar an einem Maschinenteil, insbesondere dem Kurbelgehäuse oder dem Zylinderkopf der Brennkraftmaschine befestigt ist.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 ein erfindungsgemäßes hydraulisches Spannsystem im eingebauten Zustand;
2 als Einzelteil ein hydraulisches Spannsystem, bei dem die schwenkbare Spannschiene eine Führungsrolle aufweist;
3 ein weitestgehend mit 2 übereinstimmendes Spannsystem, das ergänzend zu der schwenkbaren Spannschiene eine ortsfest angeordnete Umlenkrolle einschließt.
Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
In 1 ist ein hydraulisches Spannsystem 1 im eingebauten Zustand dargestellt. Ein Gehäuse 2 ist dazu über Befestigungspunkte 3a, 3b an einer Brennkraftmaschine 4 lösbar, insbesondere mittels Verschraubungen befestigt. Endseitig an einem aus dem Gehäuse 2 auskragenden Hebel 5 ist über ein Gelenk 6 eine Spannschiene 7 schwenkbar angeordnet. Versetzt zu dem Gelenk 6 ist die Spannschiene 7 an einer Stirnseite eines in einem Zylinder 8 des Gehäuses 2 geführten Kolbens 9 abgestützt. Über eine dem Gehäuse 2 abgewandten gerundeten Außenkontur 10 steht die Spannschiene 7 mit einem Riemen 11 eines Zugmitteltriebs 12 in einer Wirkverbindung.
Eine kraftschlüssige Abstützung der Spannschiene 7 an dem Riemen 11 bewirkt der von einem Hydraulikfluid beaufschlagte Kolben 9. Dazu steht das Gehäuse 2 bzw. der Zylinder 8 unmittelbar mit einer in 1 nicht abgebildeten Druckumlaufschmierung der Brennkraftmaschine 4 in Verbindung. Der Kolben 9 bewirkt im Betriebszustand der Brennkraftmaschine 4 eine Kraftkomponente auf die Spannschiene 7, wodurch diese im Gegenuhrzeigersinn kraftbeaufschlagt wird. Das bauraumoptimiert konzipierte hydraulische Spannsystem 1 ist dem Zugmitteltrieb 11 zugeordnet, bei dem das Zugmittel, der Riemen 11 in einem Ölbad bzw. einem von Öl benetzten geschlossenen Raum im Uhrzeigersinn umläuft. Die Spannschiene 7 ist dabei einem Lostrum 13 des Zugmitteltriebs 12 zugeordnet. Als Maßnahme um die Reibung zwischen dem Riemen 11 und der Spannschiene 7 im Bereich einer Kontaktzone 15 zu optimieren schließt der Zylinder 8 des Spannsystems 1 eine Spritzdüse 16 ein, über die gezielt eine Teilmenge des im Zylinder 8 befindlichen Hydraulikfluids als Strahl 17 auf die Außenkontur des Riemens 15 gelangt.
Die 2 und 3 zeigen die Spannsysteme 21, 31, deren Aufbau weitestgehend mit dem Spannsystem 1 übereinstimmt. Gleiche Bauteile sind daher mit übereinstimmenden Bezugsziffern versehen. Die nachfolgenden Beschreibungen beschränken sich auf die unterschiedlichen Konzepte bzw. Bauteile.
Das Spannsystem 21 gemäß 2 zeigt die Spannschiene 27, der eine drehbare Führungsrolle 28 zugeordnet ist. Die Formgebung der Spannschiene 27 sowie die Größe der Führungsrolle 28 erfolgt so, dass im Betriebszustand ausschließlich ein Kontakt zwischen dem Riemen 11 und der Führungsrolle 28 besteht. Die Spannschiene 27 wird dabei vergleichbar der in 1 abgebildeten Spannschiene 7 von dem Kolben 9 kraftbeaufschlagt. Gemäß 2 ist die Spannschiene 27 gegenüber dem Gehäuse 2 in einer Endlage lagefixiert. Die Fixierung erfolgt über einen Sicherungsstift 22, der in eine Bohrung 23 einer dem Zylinder 8 zugeordneten Lasche 24 sowie einer weiteren mit der Bohrung 23 korrespondierenden Bohrung der Spannschiene 27 eingefügt ist. Diese Endlagenfixierung der Spannschiene 27 ermöglicht einerseits einen vereinfachten Transport des Spannsystems 21 und andererseits eine vereinfachte Montage des Riemens 11.
Das Spannsystem 31 gemäß 3 weist zusätzlich zu dem in 2 abgebildeten Spannsystem 21 eine Umlenkrolle 32 auf. Die drehbar angeordnete Umlenkrolle 32 ist endseitig an einem mit dem Gehäuse 2 in Verbindung stehenden Hebel 33 positioniert. Gemäß einer bevorzugten Anordnung des Spannsystems 31 ist die Führungsrolle 28 der Spannschiene 27 dem Lostrum 13 und die Umlenkrolle dem Zugtrum 14 des Zugmitteltriebs 12 zugeordnet.

1: Spannsystem
2: Gehäuse
3a: Befestigungspunkt
3b: Befestigungspunkt
4: Brennkraftmaschine
5: Hebel
6: Gelenk
7: Spannschiene
8: Zylinder
9: Kolben
10: Außenkontur
11: Riemen
12: Zugmitteltrieb
13: Lostrum
14: Zugtrum
15: Kontaktzone
16: Spritzdüse
17: Strahl
21: Spannsystem
22: Sicherungsstift
23: Bohrung
24: Lasche
27: Spannschiene
28: Führungsrolle
31: Spannsystem
32: Umlenkrolle
33: Hebel

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 19805878 A1 [0002]
- EP 1043519 A2 [0002]
- US 616423 [0002]

Claims

Hydraulisches Spannsystem, eingesetzt zum Spannen von Zugmitteln in Zugmitteltrieben einer Brennkraftmaschine, umfassend ein Gehäuse (2) mit einem Zylinder (8), indem ein von einem Hydraulikfluid beaufschlagter Kolben (9) linear verschiebbar geführt ist, der über eine Spannschiene (7, 27) mit dem Zugmittel zusammenwirkt, dadurch gekennzeichnet, dass – die Spannschiene (7, 27) über ein Gelenk (6) schwenkbar mit dem Gehäuse (2) verbunden ist; – als Zugmittel ein in einem Ölbad oder in einem Ölnebel umlaufender Riemen (11) vorgesehen ist; – die Spannschiene (7, 27) in einer Endlage an dem Gehäuse (2) fixiert werden kann.
Hydraulisches Spannsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Hydraulikfluid-Beaufschlagung das Gehäuse (2) mit einer Druckumlaufschmierung der Brennkraftmaschine (4) verbunden ist.
Hydraulisches Spannsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (2) eine Spritzdüse (16) umfassen kann, über die Hydraulikfluid auf den Riemen (11) gelangt, um eine Kontaktzone (15) zwischen der Spannschiene (7) und dem Riemen (11) mit Öl zu benetzen.
Hydraulisches Spannsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannschiene (27) eine Führungsrolle (28) aufweist, an der im Betriebszustand des Spannsystems (21, 31) der Riemen (11) geführt ist.
Hydraulisches Spannsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dem Gehäuse (2) eine Spannschiene (27) sowie eine Umlenkrolle (32) zugeordnet sind.
Hydraulisches Spannsystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannschiene (27) und die Umlenkrolle (32) zwei voneinander getrennten Bereichen des Zugmitteltriebs, einem Lostrum (13) und einem Zugtrum (14) des Riemens (11) zugeordnet sind.
Hydraulisches Spannsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (9) über ein im Gehäuse (2) integriertes Kraftmittel angefedert mit der Spannschiene (7, 27) zusammenwirkt.
Hydraulisches Spannsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bauteile, das Gehäuse (2), der Kolben (9), die Spannschiene (7, 27), die Führungsrolle (28) sowie die Umlenkrolle (32) aus Aluminium hergestellt sind.
Hydraulisches Spannsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannschiene (7, 27), die Führungsrolle (28) sowie die Umlenkrolle (32) aus Kunststoff hergestellt sind.
Hydraulisches Spannsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Zugmitteltrieb (12) ein als Riementrieb ausgeführter Öl-pumpenantrieb vorgesehen ist.
Hydraulisches Spannsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eines der Bauteile die Spannschiene (7, 27), die Führungsrolle (28) oder die Umlenkrolle (32) den Riemen (11) führende seitliche Borde aufweisen.
Hydraulisches Spannsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Schaffung einer Verliersicherung und/oder Montagesicherung die Spannschiene (27) über einen Sicherungsstift (22) an dem Gehäuse (2) fixiert ist.
Hydraulisches Spannsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Befestigung des Spannsystems (1, 21, 31) das Gehäuse (2) Befestigungspunkte (3a, 3b) aufweist, über die insbesondere mittels einer Verschraubung das Spannsystem (1, 21, 31) lösbar an der Brennkraftmaschine (4) befestigt ist.