DE102007045249A1

DE102007045249A1 - Spannvorrichtung für einen Zugmitteltrieb

Info

Publication number: DE102007045249A1
Application number: DE200710045249
Authority: DE
Inventors: Sebastian Block; Roman Kern; Wolfgang Lorz
Original assignee: Schaeffler KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2007-09-21
Filing date: 2007-09-21
Publication date: 2009-04-02

Abstract

ng für einen Zugmitteltrieb. Insbesondere richtet ng für einen Steuerkettentrieb einer Brennkraftmaschine zur Abstützung eines Kettentrums und zur Aufrechterhaltung einer erforderlichen Mindestspannung im Bereich jenes Kettentrums. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Lösungen anzugeben, durch welche es möglich wird, eine Spannvorrichtung für einen Zugmitteltrieb, insbesondere eine Spannvorrichtung für eine Steuerkette zu schaffen, die unter fertigungstechnischen Gesichtspunkten relativ kostengünstig herstellbar ist, deren Montage einfach abwickelbar ist und welche sich über einen langen Betriebzeitraum hinweg durch ein vorteilhaftes mechanisches Betriebsverhalten auszeichnet. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Spannvorrichtung für einen Zugmitteltrieb, mit einem zur Anlage an dem Zugmittel vorgesehenen Kettenführungsschwenkarm, und einer Nachstellvorrichtung, die einen schwenkbewegbar angeordneten Nachstellarm und eine Federmechanik umfasst, zur Aufbringung einer den Kettenführungsschwenkarm gegen das Zugmittel drängenden Stützkraft, wobei sich diese Spannvorrichtung dadurch auszeichnet, dass in den Nachstellarm eine Dämpfungseinrichtung eingebunden ist, die als solche eine die Schwenkbewegung des Nachstellarmes dämpfende Dämpfungskraft generiert. Dadurch wird es auf vorteilhafte Weise möglich, eine Spannvorrichtung für einen Zugmitteltrieb, ...

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung bezieht sich auf eine Spannvorrichtung für einen Zugmitteltrieb. Insbesondere richtet sich die Erfindung hierbei auf eine Spannvorrichtung für einen Steuerkettentrieb einer Brennkraftmaschine zur Abstützung eines Kettentrums und zur Aufrechterhaltung einer erforderlichen Mindestspannung im Bereich jenes Kettentrums.
Aus DE 10 2004 028 017 A1 ist eine Spannvorrichtung für einen Steuerkettentrieb einer Brennkraftmaschine bekannt, der als solcher eine, über zwei Nockenwellenräder und ein Kurbelwellenrad geführte Steuerkette umfasst. Sowohl in einem Zugtrumbereich als auch in einem Lostrumbereich des Zugmitteltriebs sind Kettenführungselemente vorgesehen, die schwenkbewegbar gelagert sind und über eine Federeinrichtung gegen die Steuerkette gespannt sind. Das im Bereich des Lostrums vorgesehene Kettenführungselement wird durch eine stationäre Spannvorrichtung mit einer, das Kettenführungselement gegen die Steuerkette drängenden Druckkraft, beaufschlagt.
Aus DE 1 625 139 A1 ist ebenfalls ein Steuerkettentrieb für eine Brennkraftmaschine bekannt, der eine Kettenführungseinrichtung umfasst, über welche der Los-Trumabschnitt der Steuerkette gespannt wird. Das Kettenführungselement ist ebenfalls schwenkbewegbar gelagert. Die Einleitung einer, dieses Kettenführungselement gegen die Steuerkette drängenden Druckkraft, erfolgt auf einer, dem Gelenkanbindungsabschnitt des Kettenführungselements abgewandten Ende. Die Druckkraft wird durch einen Konus erzeugt, der über eine Federeinrichtung unter ein Spannarmelement hineingedrängt wird. Dieser Konus ist über einen Rastmechanismus derart verrastbar, dass ein übermäßiges Zurückwandern desselben entgegen der durch die Spannfeder aufgebrachten Druckkraft verhindert wird.
Bei Spannvorrichtungen der vorgenannten Art besteht das Problem, dass diese relativ schwer zugänglich in eine Brennkraftmaschine verbaut und damit in der Regel keinen Wartungsarbeiten zugänglich sind und insoweit hohe Anforderungen an ein zuverlässige Funktionsweise und Verschleißbeständigkeit bestehen.
Aufgabe der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Lösungen anzugeben, durch welche es möglich wird, eine Spannvorrichtung für einen Zugmitteltrieb, insbesondere eine Spannvorrichtung für eine Steuerkette zu schaffen die unter fertigungstechnischen Gesichtspunkten relativ kostengünstig herstellbar ist, deren Montage einfach abwickelbar ist und welche sich über einen langen Betriebszeitraum hinweg durch ein vorteilhaftes mechanisches Betriebsverhalten auszeichnet.
Erfindungsgemäße Lösung
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Spannvorrichtung für einen Zugmitteltrieb, mit:

– einem zur Anlage an dem Zugmittel vorgesehenen Kettenführungsschwenkarm, und
– einer Nachstellvorrichtung die einen schwenkbewegbar angeordneten Nachstellarm und eine Federmechanik umfasst, zur Aufbringung einer den Kettenführungsschwenkarm gegen das Zugmittel drängenden Stützkraft,
– wobei sich diese Spannvorrichtung dadurch auszeichnet, dass in den Nachstellarm eine Dämpfungseinrichtung eingebunden ist die als solche eine die Schwenkbewegung des Nachstellarmes dämpfende Dämpfungskraft generiert.

Dadurch wird es auf vorteilhafte Weise möglich, eine Spannvorrichtung für einen Zugmitteltrieb, insbesondere einen Steuerkettentrieb einer Brennkraftmaschine zu schaffen, bei welchem ein hinsichtlich der Kettenführungscharakteristik vorteilhafter Dämpfungseffekt unmittelbar durch eine in den Nachstellarm eingebundene wirkungsvolle Dämpfungsmechanik erreicht werden kann.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die in den Nachstellarm eingebundene Dämpfungseinrichtung so ausgebildet, dass diese eine Schwenkdämpfungsmechanik umfasst. Der durch die Schwenkdämpfungsmechanik realisierte Schwenkdämpfer kann dabei eine unmittelbar durch den Korpus des Nachstellarms gebildete Arbeitskammer und einen vorzugsweise stationär gehaltenen Kammertrennkolben umfassen. Der Schwenk- oder Kammertrennkolben ist vorzugsweise aus einem hochfesten Werkstoff, insbesondere Stahlmaterial gefertigt und umfasst beispielsweise einen Lagerzapfen, der unmittelbar zur Lagerung des Nachstellarms herangezogen wird.
Der Kammertrennkolben kann derart in die Arbeitskammer eingesetzt sein, dass dieser jene Arbeitskammer in eine erste Kammersektion und in eine zwei te Kammersektion unterteilt. Die Verlagerung eines in der Arbeitskammer aufgenommenen Arbeitsfluides erfolgt vorzugsweise über ein, unmittelbar im Zusammenspiel mit dem Kammertrennkolben realisiertes Fluidwegsystem. Dieses Fluidwegsystem kann so ausgebildet sein, dass dieses für unterschiedliche Schwenkrichtungen des Nachstellarmes unterschiedliche Drosselwiderstände erzeugt und damit unterschiedliche Kammerdrücke generiert.
Vorzugsweise ist das Fluidwegsystem unter Einschluss eines Rückschlagventils realisiert, sodass sich bei einer Schwenkverlagerung des Nachstellarmes unter Wirkung von Kettenreaktionskräften höhere Dämpfungsmomente ergeben als bei einer Schwenkverlagerung des Nachstellarmes unter Wirkung der Rückstell-Federmechanik.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Spannvorrichtung derart ausgebildet, dass diese auch eine Rastvorrichtung umfasst, durch welche im Rahmen des Zurückschwenkens des Nachstellarmes unter Wirkung der Kettenreaktionskräfte eine Begrenzung des Schwenkwegs des Nachstellarmes erreicht wird. Diese Rastvorrichtung kann gemäß einem besonderen Aspekt der vorliegenden Erfindung durch eine Rast- oder Verzahnungsstruktur realisiert werden, die eine seitens des Nachstellarmes sowie eine seitens des Schwenkarmes bereitgestellte Rastverzahnung umfasst. Diese Rastverzahnung kann insbesondere eine erste Zahnreihe bilden, die auf dem Nachstellarm ausgebildet ist und eine zweite Zahnreihe umfassen, die auf dem Schwenkarm ausgebildet ist.
Der Nachstellarm ist typischerweise an einem stationären Strukturbauteil, insbesondere dem Motorblock einer Brennkraftmaschine schwenkbewegbar durch einen entsprechenden Lagerbolzen gelagert. Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist es jedoch auch möglich, auch den Nachstellarm an dem Schwenkarm anzulenken, sodass der Nachstellarm sich nur durch einen End- oder Abstützfingerabschnitt an einer entsprechenden, stationären Abstützgeometrie abstützt. Die zur Generierung des den Nachstellarm gegen den Schwenkarm drängenden Schwenkmomentes vorgesehene Federmechanik kann ähnlich wie die Dämpfungseinrichtung auch unmittelbar in den Nachstellarm eingebunden sein, sodass der Nachstellarm und der Schwenkarm eine vormontierte Baugruppe bilden, die über einen, den Schwenkarm abstützenden Scharnierbolzen und eine, einen Abstützabschnitt des Nachstellarmes abstützende Stationärgeometrie in die Brennkraftmaschine eingebunden ist.
Kurzbeschreibung der Figuren
Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung. Es zeigt:
1 eine Schemadarstellung zur Veranschaulichung eines, unter Einschluss einer erfindungsgemäßen Spannvorrichtung realisierten Steuerkettentriebs für eine Brennkraftmaschine,
2a eine Schnittdarstellung zur Veranschaulichung des Aufbaus eines unmittelbar in den Nachstellarm integrierten Schwenkdämpfers,
2b eine weitere Schnittdarstellung zur Veranschaulichung des Aufbaus eines in den Nachstellarm integrierten Dämpfers,
3a eine Axialschnittdarstellung zur Veranschaulichung des Aufbaus eines in den Schwenkarm integrierten Schwenkdämpfers,
3b eine weitere Schnittansicht zur Veranschaulichung des Aufbaus des Dämpfers nach 3a, hier mit einem durch ein Federblättchen gebildeten Rückschlagventils, durch welches für die jeweilige Schwenkrichtung des Schwenkarms gegenüber dem Kammertrennkolben unterschiedliche Dämpfungsmomente generiert werden,
4 eine Prinzip-Skizze zur Veranschaulichung der Funktionsweise einer unmittelbar durch den Nachstellarm im Zusammenspiel mit dem Schwenkarm realisierten Rastvorrichtung.
Ausführliche Beschreibung der Figuren
1 zeigt einen, hier als Steuerkettentrieb einer Brennkraftmaschine, ausgelegten Zugmitteltrieb. Dieser Zugmitteltrieb umfasst eine, über ein Kurbelwellenrad 1 sowie zwei Nockenwellenräder 2, 3 geführte Steuerkette 4. In dem, zwischen dem Kurbelwellenrad 1 und dem Nockenwellenrädern 2, 3 liegenden Laufbahnbereich der Steuerkette 4 sind Kettenführungsstrukturen 5, 6 vorgesehen.
Durch die hier durch das Bezugszeichen 6 gekennzeichnete Kettenführungsstruktur wird ein Zug-Trumabschnitt Z des Steuerkettentriebs abgestützt. Das Kettenführungselement 6 ist hierbei starr an die Stirnwand einer entsprechenden Brennkraftmaschine angebunden. Das Kettenführungselement 5 ist als Kettenführungsschwenkarm 7 ausgeführt und einem Schwenkzapfen 8 schwenkbewegbar gelagert.
Bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel befindet sich der Schwenkzapfen 8 in der Nähe des Nockenwellenrades 2, sodass besonders der untere Abschnitt des Kettenführungsschwenkarms 7 im Rahmen des Schwenkens des Armes eine entsprechend größere Positionsänderung ausführen kann. Das Schwenken des Kettenführungsschwenkarms 7 und die Anspannung desselben gegen die Steuerkette 4 wird bei diesem Ausführungsbeispiel durch einen Nachstellarm 9 veranlasst, wobei dieser Nachstellarm 9 ebenfalls über einen Schwenkzapfen 10 schwenkbewegbar an einer vorderen Stirnwand einer Brennkraftmaschine fixiert ist.
Der Nachstellarm 9 wird durch eine hier vereinfacht als Schraubenfeder dargestellte Federeinrichtung 11 gegen den Kettenführungsschwenkarm 7 gedrängt und beaufschlagt diesen damit mit einer die Steuerkette 4 im Bereich des Lostrums L spannenden Querkraft. Die Federeinrichtung 11 ist derart ausgebildet, dass die durch diese generierte Federkraft durch einen stationären Stützabschnitt 12, der beispielsweise durch einen entsprechenden Stützabschnitt der vorderen Stirnwand einer Brennkraftmaschine bereitgestellt werden, kann abgestützt ist.
Die hier gezeigte Spannvorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass in den Nachstellarm 9 eine Dämpfungseinrichtung eingebunden ist, die als solche eine die Schwenkbewegung des Nachstellarmes 9 dämpfende Dämpfungskraft generiert. Bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Dämpfungseinrichtung, wie nachfolgend noch näher dargelegt werden wird, als Schwenkdämpfer ausgebildet. Das durch diesen Schwenkdämpfer generierte Reaktionsmoment wird über den Schwenklagerzapfen 10 aus der Dämpfungseinrichtung herausgeführt und von der Stirnwand der Brennkraftmaschine aufgenommen. Der Schwenklagerzapfen 10 ist hierzu drehfest an der Brennkraftmaschine oder einer anderweitigen Anbindungsstruktur verankert.
Die hier dargestellte Federeinrichtung 11 kann ebenfalls wie auch die Dämpfungseinrichtung noch weiter in den Nachstellarm 9 eingebunden sein.
In 2a ist der Aufbau einer unmittelbar in den Nachstellarm 9 integrierten, als Schwenkdämpfer ausgeführten Dämpfungseinrichtung 14 dargestellt. Diese Dämpfungseinrichtung 14 umfasst einen Kammertrennkolben 9a, der bei diesem Ausführungsbeispiel starr an den als Schwenklagerzapfen 10 fungierenden Bolzen angebunden ist. Über diesen Schwenklagerzapfen 10 ist der gesamte Nachstellarm 9 schwenkbewegbar gelagert. Der Schwenk- oder Kammertrennkolben 9a ist derart in die im Inneren des Nachstellarmes 9 ausgebildete Arbeitskammer 15 eingesetzt, dass dieser diese Arbeitskammer 15, wie aus 2b ersichtlich, in eine erste Kammersektion 15a und in eine zweite Kammersektion 15b unterteilt.
Diese beiden Kammersektionen 15a, 15b sind über ein Fluidwegsystem miteinander verbunden, über welches im Rahmen der Schwenkbewegung des Nachstellarmes 9 gegenüber dem Kammertrennkolben 9a eine Fluidverlagerung zwischen den Kammersektionen 15a, 15b ermöglicht ist. Bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel wird dieses Fluidwegsystem durch Umfangs spalte gebildet, die als solche zwischen der Seitenwandung des Kammertrennkolbens 9a und der entsprechend dieser zugewandten Innenwandung der Arbeitskammer 15 verbleiben.
Die Zuleitung des Dämpfungsfluides zu der Arbeitskammer 15 kann durch einen Zutrittsschlitz 16 bewerkstelligt werden, der, wie aus der Darstellung nach 2b ersichtlich ist, als bogenförmiges Langloch 21 ausgeführt sein und in Einbauposition des Nachstellarmes mit einer motorseitig vorgesehenen Druckölbohrung übereinkommt.
Für das Ausführungsbeispiel nach 3a und 3b gelten die Ausführungen zu dem Ausführungsbeispiel nach den 2a und 2b im wesentlichen sinngemäß. Dieses Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem vorangehend beschriebenen Ausführungsbeispiel hinsichtlich der Gestaltung des Fluidwegsystems. Wie aus 3a ersichtlich, ist in dem Kammertrennkolben 9a eine Durchgangsbohrung 18 vorgesehen.
Die Durchgangsbohrung 18 bildet, wie aus 3b ersichtlich, einen von der zweiten Kammersektion 15b in die erste Kammersektion 15a führenden Fluidweg. Diese Durchgangsbohrung 18 ist mit einem Ventil 19 versehen, das hier lediglich beispielhaft als Blattfeder ausgebildet ist und ein Rückschlagventil bildet. Durch dieses Konzept wird es möglich, für die Verlagerung des Arbeitsfluides aus der zweiten Kammersektion 15b in die erste Kammersektion einen größeren Fluidverlagerungsquerschnitt bereitzustellen als dieser für eine Fluidverlagerung aus der ersten Kammersektion 15a in die zweite Kammersektion 15b zur Verfügung steht. Hierdurch ergeben sich für die entsprechenden Schwenkrichtungen unterschiedlich starke Dämpfungsmomente. Durch dieses Konzept wird es insbesondere möglich, eine Schwenkverlagerung des Nachstellarmes infolge von Kettenreaktionskräften stärker zu dämpfen als beispielsweise eine Schwenkverlagerung des Nachstellarmes unter Wirkung der Spannfederkraft.
Wie aus der Darstellung nach 4 ersichtlich, ist es möglich, die Spannvorrichtung mit einem Rastmechanismus auszustatten, durch welchen ein unzulässig starkes Zurückschwenken des Nachstellarmes 9 verhindert wird. Wie aus der in diese Figur eingebundenen Detaildarstellung ersichtlich ist es möglich, diese Rastvorrichtung unmittelbar durch Verzahnungsabschnitte zu realisieren, die im Bereich der Kraftübertragungszonen zwischen dem Nachstellarm 9 und dem Kettenführungsschwenkarm 7 realisiert sind. Bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel ist insoweit sowohl an dem Nachstellarm 9 als auch an dem Kettenführungsschwenkarm eine Verzahnung ausgebildet, durch welche eine geforderte Sperrwirkung zwischen diesen beiden Armen erreicht werden kann.
Abweichend von dem vorangehend in Verbindung mit den 1 und 4 beschriebenen Ausführungsbeispiel ist es auch möglich, den zur Lagerung des Nachstellarmes 9 vorgesehenen Lagerbolzen noch an dem Kettenführungsschwenkarm zu verankern und damit den Kettenführungsschwenkarm 7 und den Nachstellschwenkarm 9 zu einer Baugruppe zusammenzufassen. Auch die Federeinrichtung 11 kann unmittelbar in den Nachstellarm 9 integriert sein.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 102004028017 A1 [0002]
- DE 1625139 A1 [0003]

Claims

Spannvorrichtung für einen Zugmitteltrieb, mit: – einem zur Anlage an dem Zugmittel (4) vorgesehenen Kettenführungsschwenkarm (7), und – einer Nachstellvorrichtung die einen schwenkbewegbar angeordneten Nachstellarm (9) und eine Federmechanik (11) umfasst, zur Aufbringung einer den Kettenführungsschwenkarm (7) gegen das Zugmittel (4) drängenden Stützkraft, – dadurch gekennzeichnet, dass in den Nachstellarm (9) eine Dämpfungseinrichtung (14) eingebunden ist die als solche eine die Schwenkbewegung des Nachstellarmes (9) dämpfende Dämpfungskraft generiert.
Spannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfungseinrichtung (14) als Schwenkdämpfer ausgebildet ist.
Spannvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwenkdämpfer eine Arbeitskammer und einen Kammertrennkolben (9a) umfasst.
Spannvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Kammertrennkolben (9a) an einen Lagerzapfen (10) angebunden ist.
Spannvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Nachstellarm (9) an dem Lagerzapfen (10) gelagert ist.
Spannvorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Kammertrennkolben (9a) derart in die Arbeitskammer eingesetzt ist, dass dieser jene Arbeitskammer in eine erste Kammersektion (15a) und in eine zweite Kammersektion (15b) unterteilt.
Spannvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Fluidwegsystem (15) vorgesehen ist über welches im Rahmen des Schwenkens des Nachstellarmes (9) eine Fluidverlagerung zwischen den beiden Kammersektionen (15a, 15b) ermöglicht ist.
Spannvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Fluidwegsystem (15) derart ausgebildet ist, dass dieses für unterschiedliche Schwenkrichtungen des Nachstellarmes (9) unterschiedliche Kammerdrücke generiert.
Spannvorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Rastmechanik vorgesehen ist, zur Begrenzung des Schwenkweges des Nachstellarmes (9).
Spannvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Rastmechanik durch eine seitens des Nachstellarmes (9) und eine seitens des Schwenkarmes (7) bereitgestellte Raststruktur realisiert ist.
Spannvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Raststruktur als Rastverzahnung ausgeführt ist.
Spannvorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Rastverzahnung eine erste Zahnreihe umfasst die auf dem Nachstellarm (9) ausgebildet ist und eine zweite Zahnreihe umfasst die auf dem Schwenkarm (7) im Bereich einer den Nachstellarm (9) kontaktierenden Zone ausgebildet ist.
Spannvorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Nachstellarm (9) an eine den Schwenkarm (7) tragende Struktur schwenkbewegbar angebunden ist.
Spannvorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Nachstellarm (9) an den Schwenkarm (7) schwenkbewegbar angebunden ist.
Spannvorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Federmechanik in den Nachstellarm (9) integriert ist.