DE102007049140B4

DE102007049140B4 - Zugmittelspanner für ein Zugmittelgetriebe einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE102007049140B4
Application number: DE102007049140.0A
Authority: DE
Inventors: Rudolf Wimmer; Friedrich Tischberger; Joachim Bergmaier; Markus Kutscha
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2007-10-12
Filing date: 2007-10-12
Publication date: 2020-03-26
Anticipated expiration: 2027-10-13
Also published as: DE102007049140A1

Abstract

Zugmittelspanner (110, 210, 310) für ein Zugmittelgetriebe (100, 200, 300) einer Brennkraftmaschine (118) zum Antrieb von Nebenaggregaten (106, 116, 206, 216, 306, 316, 322) mit Startergenerator (108, 208, 308), umfassend einen ersten Spannarm und einen zweiten Spannarm, wobei beide Spannarme mit der Brennkraftmaschine (118) mit- und/oder zueinander um eine gemeinsame Achse (111, 211, 311) verschwenkbar verbundenen sind, jeweils eine frei drehbare Rolle (112, 114, 212, 214, 312, 314) zur Anlage am Zugmittel (120, 220, 320) aufweisen und in einem vorgegebenen Schwenkbereich federkraftvorgespannt und gedämpft sind, wobei bei einem Generatorbetrieb des Startergenerators (108, 208, 308) die Rolle (112, 212, 312) des ersten Spannarms als Spannrolle und die Rolle (114,214, 314) des zweiten Spannarms als Umlenkrolle und bei einem Starterbetrieb des Startergenerators (108, 208, 308) die Rolle (112, 212, 312) des ersten Spannarms als Umlenkrolle und die Rolle (114,214, 314) des zweiten Spannarms als Spannrolle wirkt, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Starterbetrieb des Startergenerators (108, 208, 308) die als Umlenkrolle wirkende Rolle (112, 212, 312) des ersten Spannarms brennkraftmaschinenantriebsseitig (104, 204, 304) zur Anlage kommt.

Description

Die Erfindung betrifft einen Zugmittelspanner für ein Zugmittelgetriebe einer Brennkraftmaschine zum Antrieb von Nebenaggregaten mit Startergenerator, umfassend einen ersten Spannarm und einen zweiten Spannarm, wobei beide Spannarme mit der Brennkraftmaschine mit- und/oder zueinander um eine gemeinsame Achse verschwenkbar verbundenen sind, jeweils eine frei drehbare Rolle zur Anlage am Zugmittel aufweisen und in einem vorgegebenen Schwenkbereich federkraftvorgespannt und gedämpft sind, wobei bei einem Generatorbetrieb des Startergenerators die Rolle des ersten Spannarms als Spannrolle und die Rolle des zweiten Spannarms als Umlenkrolle und bei einem Starterbetrieb des Startergenerators die Rolle des ersten Spannarms als Umlenkrolle und die Rolle des zweiten Spannarms als Spannrolle wirkt.
Während bei Brennkraftmaschinen mit konventionellem Starter, bei denen der Starter zum Anlassen der Brennkraftmaschine mittels eines Getriebes mit der Kurbelwelle, beispielsweise mit einer eine Außenverzahnung aufweisenden Schwungscheibe der Brennkraftmaschine, in Eingriff tritt, ist ein Startergenerator, der einerseits als Generator und andererseits als Starter betreibbar ist, üblicherweise dem Nebenaggregateantrieb der Brennkraftmaschine zugeordnet. Dadurch treten bei Verwendung eines Startergenerators im Nebenaggregateantrieb wechselnde Zugrichtungen auf abhängig davon, ob der Startergenerator als Generator oder als Starter betrieben wird. Der Einsatz eines Startergenerators in einem Nebenaggregateantrieb mit Zugmittel zur Antriebsverbindung von Kurbelwelle, Nebenaggregaten und Startergenerator stellt daher besondere Anforderungen an einen Zugmittelspanner zum Spannen des Zugmittels.
Aus der EP 1 464 871 A1 ist ein zweiarmiger Zugmittelspanner für ein derartiges Zugmittelgetriebe mit Startergenerator bekannt, jedoch hat sich herausgestellt, dass dieser bekannte zweiarmige Zugmittelspanner aus Bauraumgründen oft nicht eingesetzt werden kann. Außerdem weist der bekannte Zugmittelspanner ein relativ hohes Gewicht auf und bietet Kostenoptim ierungspotenzial.
Aus der DE 199 26 612 A1 ist ein Riementrieb einer Brennkraftmaschine bekannt, an deren Kurbelwelle eine erste Riemenscheibe aufgenommen ist, mit einem Starter-Generator, an dessen Welle eine zweite Riemenscheibe aufgenommen ist, mit einem Riemen, insbesondere Zahnriemen oder Keilrippenriemen, der die beiden Riemenscheiben umschlingt, mit einer Spanneinrichtung, deren zwei Spannarme je ein sich zwischen einander benachbarten Riemenscheiben erstreckendes, entweder als Lasttrum oder als Leertrum arbeitendes Trum des Riemens belasten, wobei die beiden Spannarme jeweils um eine Drehachse schwenken, und wobei an den Spannarmen vorgesehene Spannrollen gegen den Riemen angefedert sind, wobei der jeweils im Lasttrum angeordnete Spannarm unter der Riemenkraft in eine Anschlagposition angedrückt wird.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen eingangs genannten Zugmittelspanner bereitzustellen, den einen nur geringen Bauraum beansprucht, ein verringertes Gewicht aufweist und kostengünstig herstellbar ist.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt mit einem Zugmittelspanner mit den Merkmalen des Anspruchs 1, wobei gemäß der zugrunde liegenden Idee bei einem Generatorbetrieb des Startergenerators die Rolle des ersten Spannarms als Spannrolle und die Rolle des zweiten Spannarms als Umlenkrolle und bei einem Starterbetrieb des Startergenerators die als Umlenkrolle wirkende Rolle des ersten Spannarms brennkraftmaschinenantriebsseitig zur Anlage kommt. Dadurch wird ein besonders kompakter Aufbau erreicht, sodass Bauraum, Kosten und Gewicht eingespart werden. Aufgrund der Doppelfunktion der Rollen als Spannrolle respektive Umlenkrolle können weitere Rollen eingespart werden.
Besonders bevorzugte Ausführungen der erfindungsgemäßen Einrichtung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Von großem Vorteil ist es, wenn die beiden Spannarme jeweils gesondert ihrer Einsatzposition angepasst sind, indem der erste Spannarm eine erste Federkennlinie und Dämpfung und der zweite Spannarm eine zweite Federkennlinie und Dämpfung aufweist.
Einem sehr vorteilhaften Ausführungsbeispiel zufolge ist bei einem Starterbetrieb des Startergenerators die als Umlenkrolle wirkende Rolle des ersten Spannarms federkraftvorgespannt. Dabei hat es sich als äußerst zweckmäßig erwiesen, wenn bei einem Starterbetrieb des Startergenerators die als Umlenkrolle wirkende Rolle des ersten Spannarms brennkraftmaschinenantriebsseitig zur Anlage kommt und sich die als Umlenkrolle wirkende Rolle des ersten Spannarms so formschlüssig abstützen kann.
Nachfolgend ist ein besonders zu bevorzugendes Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf Figuren näher erläutert, dabei zeigen schematisch und beispielhaft

1 einen Riementrieb einer Brennkraftmaschine mit Nebenaggregaten und Startergenerator sowie einem zweiarmigen Riemenspanner,
2a einen Riementrieb einer Brennkraftmaschine mit Nebenaggregaten und Startergenerator sowie einem zweiarmigen Riemenspanner im Starterbetrieb,
2b einen Riementrieb einer Brennkraftmaschine mit Nebenaggregaten und Startergenerator sowie einem zweiarmigen Riemenspanner im Generatorbetrieb,
2a einen Riementrieb einer Brennkraftmaschine mit Nebenaggregaten und Startergenerator sowie einem zweiarmigen Riemenspanner im Generatorbetrieb bei maximaler Nebenaggregatelast und
3 einen Riementrieb einer Brennkraftmaschine mit Lenkhilfpumpe und Startergenerator sowie einem zweiarmigen Riemenspanner.

1 zeigt einen Riementrieb 100 einer Brennkraftmaschine 118 mit Nebenaggregaten 106, 116 und Startergenerator 108 sowie einem zweiarmigen Riemenspanner 110. Mit der Kurbelwelle 102 der Brennkraftmaschine 118 ist drehfest eine Riemenscheibe 104 verbunden. Die Riemenscheibe 104 definiert eine Riemenebene, in der beim Betrieb der Brennkraftmaschine 118 ein Antriebsriemen 120 umläuft. Der Antriebsriemen 120 umschlingt bereichsweise die Riemenscheibe 104 der Kurbelwelle 102 sowie weitere Riemenscheiben von Aggregaten, vorliegend einer Wasserpumpe 106, eines Klimakompressors 116 und eines Startergenerators 118. Der Antriebsriemen 120 ist ein elastischer Rippenriemen mit innenseitigen Längsrippen und umschlingt die Riemenscheiben mit seiner gerippten Innenseite.
Der Startergenerator 118 wird bei laufender Brennkraftmaschine 118 als Generator betrieben und wandelt dann mechanische in elektrische Energie, in einem Startbetrieb kann der Startergenerator 118 mit elektrischer Energie beaufschlagt werden und treibt dann über den Antriebsriemen 120 die Brennkraftmaschine an, bis diese startet.
Abhängig davon, on der Startergenerator 118 im Generatorbetrieb oder im Starterbetrieb betrieben wird, ändert sich die Zugrichtung des Antriebsriemens 120, wobei in beiden Zugrichtungen die erforderliche Riemenspannung eingehalten werden muss, um eine einwandfreie Funktion des Riementriebs zu gewährleisten. Hierfür ist ein zweiarmiger Riemenspanner vorgesehen.
Der zweiarmige Riemenspanner 110 umfasst zwei Spannarme, die um eine gemeinsame Drehachse 111 relativ zueinander und zur Brennkraftmaschine 118 über einen vorbestimmten Schwenkbereich verschwenkbar sind. Jeder Spannarm trägt endseitig eine frei drehbare Rolle 112, 114, die zur Umlenkung und/oder zum Spannen des Antriebsriemens 120 mit diesem zusammenwirkt. Der Antriebsriemen 120 umschlingt die Rollen 112, 114 bereichsweise mit seiner rippenfreien Außenseite. In ihrem Schwenkpunkt sind die Spannarme brennkraftmaschinenfest am Kurbelgehäuse der Brennkraftmaschine 118 festgelegt. Jedem Spannarm ist eine gesonderte Feder-/Dämpfereinrichtung zugeordnet, die zwischen Spannarm und dem Kurbelgehäuse der Brennkraftmaschine 118 wirksam ist und maßgeblich das Spannverhalten beeinflusst.
2a zeigt den Riementrieb 200 gemäß 1 im Starterbetrieb, der Generatorbetrieb ist in 2b dargestellt, 2c zeigt den Riementrieb 200 im Generatorbetrieb bei maximaler Nebenaggregatelast. Der Kurbelwelle 202 der Brennkraftmaschine ist eine Riemenscheibe 204 zugeordnet, mittels eines Antriebsriemens 220 sind eine Wasserpumpe 206, ein Klimakompressor 216 und ein Startergenerator 208 eingebunden. Zum Spannen des Riemens 220 ist ein zweiarmiger Riemenspanner 210 mit Spannrollen 212, 214 vorgesehen.
Im Startbetrieb (2a) erfolgt der Antrieb über die Riemenscheibe des Startergenerators 208 gemäß Pfeilrichtung a. Der Spannerarm der Rolle 212 wird durch den Antriebsriemen 220 auf der Kurbelwelle zugeordnete Riemenscheibe 204 gezogen, die so einen Endanschlag bildet. Vorliegend ist die Riemenscheibe 204 Teil eines der Kurbelwelle abtriebsseitig nachgeordneten Drehschwingungsdämpfers. Der Spannerarm der Rolle 214 übernimmt die Spannfunktion des Antriebsriemens 220 entsprechend der Pfeilrichtung b. Der Umschlingungswinkel an der Riemenscheibe des Startergenerators 208 wird durch das Spannen des Riemens über den gemeinsamen Drehpunkt 211 der beiden Spannerarme vergrößert, was sich positiv auf die zu übertragenden Zugkräfte auswirkt und die Quietschneigung des Riemens minimiert. Beim Starten über den Generator wird das Antriebsmoment der Startergenerators 208 über eine Rampenfunktion sanft angefahren um den Anschlagstoß der Rolle 212 an der Riemenscheibe 204 klein zu halten. Eine zusätzliche Dämpfung wird durch den zwischen liegenden Antriebsriemen 220 erzielt.
Im Generatorbetrieb (2b) erfolgt der Antrieb gemäß Pfeilrichtung c, f kurbelwellenseitig über die Riemenscheibe 204. Beide Spannerarme arbeiten unabhängig voneinander und spannen den Antriebsriemens 220 entsprechend den Pfeilrichtungen d und e. Es sind jeweils eigene Momentenkennlinien und Dämpfungen je Spannerarm einstellbar. Je nach Last der Nebenaggregate 206, 216 kann der Spannarm der Rolle 214 bis in seine Endlage (=Totlage) gespannt werden (2c). Die Rolle 212 übernimmt dann die Spannfunktion im Leertrum des Antriebsriemens 220 in Pfeilrichtung g. Der Spannarm der Rolle 214 steht im Gleichgewicht mit der Riemenkraftresultierenden aus Generator- und Klimakompressorlast. Die Endstellung des Spannarms der Rolle 214 ergibt sich durch die Winkelsymmetrale (= Totlage) zwischen Generator-Riemenscheibe und Klimakompressor-Riemenscheibe mit dem Riemenspannerdrehpunkt.
Mit dieser Anordnung erübrigt sich der Einsatz weiterer Umlenkrollen, Kosten, Reibung, Package und Quietschneigung des Antriebsriemens 220 werden minimiert, gleichzeitig werden maximale Umschlingungswinkel am Startergenerator 208 und an der Riemenscheibe 204 erreicht.
3 zeigt einen Riementrieb 300 einer Brennkraftmaschine mit Lenkhilfpumpe 322 und Startergenerator 308 sowie einem zweiarmigen Riemenspanner 310. Der Kurbelwelle 302 der Brennkraftmaschine ist eine Riemenscheibe 304 zugeordnet, mittels eines Antriebsriemens 320 sind eine Wasserpumpe 306, ein Klimakompressor 316, eine Lenkhilfpumpe 322 und ein Startergenerator 308 eingebunden. Zum Spannen des Riemens 320 ist ein Riemenspanner 310 mit zwei um einen gemeinsamen Drehpunkt 311 verschwenkbaren Spannarmen mit Spannrollen 312, 314 vorgesehen. Im Übrigen entsprechen Aufbau und Funktionsweise dem Riementrieb der 1 und 2.

Claims

Zugmittelspanner (110, 210, 310) für ein Zugmittelgetriebe (100, 200, 300) einer Brennkraftmaschine (118) zum Antrieb von Nebenaggregaten (106, 116, 206, 216, 306, 316, 322) mit Startergenerator (108, 208, 308), umfassend einen ersten Spannarm und einen zweiten Spannarm, wobei beide Spannarme mit der Brennkraftmaschine (118) mit- und/oder zueinander um eine gemeinsame Achse (111, 211, 311) verschwenkbar verbundenen sind, jeweils eine frei drehbare Rolle (112, 114, 212, 214, 312, 314) zur Anlage am Zugmittel (120, 220, 320) aufweisen und in einem vorgegebenen Schwenkbereich federkraftvorgespannt und gedämpft sind, wobei bei einem Generatorbetrieb des Startergenerators (108, 208, 308) die Rolle (112, 212, 312) des ersten Spannarms als Spannrolle und die Rolle (114,214, 314) des zweiten Spannarms als Umlenkrolle und bei einem Starterbetrieb des Startergenerators (108, 208, 308) die Rolle (112, 212, 312) des ersten Spannarms als Umlenkrolle und die Rolle (114,214, 314) des zweiten Spannarms als Spannrolle wirkt, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Starterbetrieb des Startergenerators (108, 208, 308) die als Umlenkrolle wirkende Rolle (112, 212, 312) des ersten Spannarms brennkraftmaschinenantriebsseitig (104, 204, 304) zur Anlage kommt.
Zugmittelspanner (110, 210, 310) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Spannarm eine erste Federkennlinie und Dämpfung und der zweite Spannarm eine zweite Federkennlinie und Dämpfung aufweist.
Zugmittelspanner (110, 210, 310) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Starterbetrieb des Startergenerators (108, 208, 308) die als Umlenkrolle wirkende Rolle (112, 212, 312) des ersten Spannarms federkraftvorgespannt ist.