DE102009000795A1 - Clamping element for drive unit pinion of internal combustion engine for motor vehicle, has clamping surface attached at drive unit in neutral position, and segments of needle bearing arranged directly at clamping surface - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Spannelement für einen Antriebsmitteltrieb wobei das Spannelement um eine Drehachse, die innerhalb des Spannelementkörpers angeordnet ist schwenkbar gelagert ist, und wobei das Spannelement eine zum Antriebsmittel orientierte Innenfläche aufweist, die eine Spannfläche hat, die bezogen auf die Drehachse konvex gewölbt ist und in einer neutralen Position zumindest bereichsweise an dem Antriebsmittel anliegt.The The invention relates to a clamping element for a drive means drive wherein the tensioning element about an axis of rotation, within the clamping element body is arranged pivotally mounted, and wherein the clamping element has an inner surface oriented toward the drive means, which has a clamping surface, based on the axis of rotation is convex and at least partially in a neutral position abuts the drive means.
Derartige Spannelemente sind z. B. für Antriebssysteme bekannt. Ein beispielhaftes Antriebssystem weist ein Antriebsrad und zumindest ein Abtriebsrad aufweist, die über das Antriebsmittel miteinander verbunden sind, wobei dem Antriebsmittel ein Spannsystem zugeordnet ist, das zumindest dass Spannelement aufweist Beispielsweise können mit dem Antriebssystem Nebenaggregate wie z. B. die Ölpumpe einer hydraulisch unterstützten Servolenkung angetrieben werden, indem die Rotation des der Kurbelwelle zugeordneten Antriebrades mittels des Antriebmittels auf das dem Nebenaggregat zugeordnete Abtriebsrad übertragen wird, um die beispielhafte Ölpumpe anzutreiben. Bekannt ist aber auch das Antriebssystem für den Primärtrieb des Verbrennungsmotors (Kurbelwelle/Nockenwelle) zu nutzen. Bekannt sind aber auch Systeme, bei denen ein Elektromotor über ein Antriebsmittel (z. B. Zahnriemen) eine Kugelumlaufspindel antreibt (riemengetriebene elektrische Servolenkungen).such Clamping elements are z. B. for propulsion systems known. One exemplary drive system has a drive wheel and at least a driven wheel, via the drive means with each other are connected, wherein the drive means associated with a clamping system is that at least that clamping element has, for example with the drive system ancillaries such. B. the oil pump powered by a hydraulically assisted power steering be by the rotation of the crankshaft associated drive wheel by means of the drive means on the associated with the accessory Output gear is transmitted to the exemplary oil pump drive. But also known is the drive system for the primary drive of the internal combustion engine (crankshaft / camshaft) to use. But are also known systems in which an electric motor via a drive means (eg toothed belt) drives a ball screw (belt-driven electric power steering).
Als Antriebsmittel werden in der Regel endlos ausgeführte Ketten oder Riemen bzw. Zahnriemen verwendet. Insbesondere das Antriebsmittel soll bevorzugt mit geringem Wartungsaufwand durch Nachspannen betrieben werden; denn das Antriebsmittel unterliegt während seines Betriebes einer kontinuierlichen Längenänderung. Häufig werden hierzu Spannsysteme verwendet, um das Antriebmittel unter Spannung zu halten, und damit einen möglichst sicheren und verschleißfreien Antrieb zu gewährleisten.When Drive means are usually endless chains running or belt or toothed belt used. In particular, the drive means should preferably operated with low maintenance by retightening become; because the drive means is subject during his Operation of a continuous change in length. Often this clamping systems are used to the drive means to keep under tension, and thus a safe as possible and wear-free drive.
Als ein Hauptnachteil der Spannsysteme ist anzusehen, dass diese sehr aufwendig konstruiert und somit selbst sehr wartungsintensiv sind, so dass der Vorteil des wartungsarmen Antriebssystems quasi aufgehoben ist. Die aufwendige Konstruktion ergibt sich dabei aus der Vielzahl von Bauteilen aus denen das Spannsystem aufgebaut ist.When a major drawback of the clamping systems is that these are very elaborately constructed and thus are themselves very maintenance-intensive, so that the advantage of the low-maintenance drive system virtually eliminated is. The complex construction results from the variety of components from which the clamping system is constructed.
Die
Grundsätzlich sind verzahnte Antriebsriemen oder unverzahnte Antriebsriemen als Antriebsmittel vorteilhaft in Kraftfahrzeugen bzw. Verbrennungsmotoren einsetzbar. Insbesondere ist eine ansteigende Anwendung verzahnter Riemen, die auch als Synchronriemen bezeichnet werden können, oder Riemen in nasser, also in ölhaltiger Umgebung zu beobachten. Hierbei ist das Antriebssystem in einem Gehäuse eingehaust, in das Schmiermittel bzw. Öl gelangt. Üblicherweise ist das Antriebsrad ein der Kurbelwelle zugeordnetes Zahnrad oder Scheibenrad, welches in einem Ölbad rotiert. Diese „nassen” Zahnriemen bzw. Riemen werden beispielsweise in Primärtrieben, aber auch zum Antreiben von Nebenaggregaten wie z. B. von Ölpumpen für hydraulische Servolenkungen verwendet. Bei den Primärtrieben werden relativ aufwendig konstruierte und kostenintensive Spannsysteme zum Spannen der Zahnriemen bzw. Riemen eingesetzt. Zum Antreiben von Nebenaggregaten werden aus Kostengründen derzeit keine Spannsysteme wie bei den Primärtrieben eingesetzt. Allerdings zeigt ein „nasser” Zahnriementrieb bzw. Riementrieb ohne Spannsystem erheblich reduzierte dynamische Eigenschaften z. B. bei der Übertragung des Drehmomentes von dem Antriebrad auf das Abtriebsrad, woraus eine sehr kurze Lebensdauer des Zahnriemens bzw. Riemens resultiert. Bekannt ist, im Nebenaggregatantrieb kostenintensive Spannrollen zu verwenden. Aus Kostengründen soll auf die Spannrollenlösung verzichtet werden, was mittels des Einsatzes hochelastischer Riemen erreicht werden soll. Der Einsatz hochelastischer Riemen ist aber aus Gründen einer sehr aufwendigen Montage und aufgrund der Problematik in der Beherrschung von Rotationsschwingungen nachteilig.in principle are toothed drive belts or untoothed drive belts as Drive means advantageously in motor vehicles or internal combustion engines used. In particular, an increasing application is more intermeshed Belts, which can also be called synchronous belts, or To observe belts in wet, ie in oily environment. Here, the drive system is housed in a housing, gets into the lubricant or oil. Usually is the drive wheel associated with the crankshaft gear or Disk wheel, which rotates in an oil bath. These "wet" timing belts or belts, for example, in primary drives, but also for driving ancillaries such. B. of oil pumps used for hydraulic power steering. At the primary drives are Relatively expensive designed and costly clamping systems used to tension the timing belt or belt. To drive of ancillaries are currently no reasons of cost Clamping systems as used in the primary drives. Indeed shows a "wet" toothed belt drive or belt drive without clamping system significantly reduced dynamic properties z. B. in the transmission of torque from the drive wheel the output gear, resulting in a very short life of the belt or belt results. It is known in the accessory drive costly tensioners to use. For cost reasons, should on the tensioner solution be waived, which by means of the use of highly elastic belts should be achieved. However, the use of highly elastic straps is for the sake of a very elaborate assembly and due the problem in the control of rotational vibrations disadvantageous.
Ein weiterer Nachteil ist darin zu sehen, dass die Spannschienen eine relative hohe Vorspannung benötigen, welche erforderlich ist, um das Antriebsmittel bzw. den Zahnriemen oder Riemen bezüglich seiner Einstellung und Bewegung im gesamten Drehzahlbereich des Verbrennungsmotors zu steuern. Die Vorspannung kann durch Federelemente, hydraulische Komponenten oder andere geeignete Vorrichtungen aufgebracht werden. Ein Vorteil „nasser” Zahnriemen ist in einer erwartungsgemäß geringeren Antriebsreibung zu sehen, wobei dieser Vorteil durch die relativ hohe Vorspannung aufgehoben wird. Als „worst case” eines Antriebssystems bzw. als Betriebsstörung eines Antriebssystems ist anzusehen, dass das Antriebsmittel bzw. der Zahnriemen oder Riemen bei bestimmten Bedingungen ausschlägt oder, Im Falle des Zahnriemens, in bestimmten Bereichen aus den Zahnradvertiefungen herauswandert. Dies ruft ein Zahnspringen und Steuerverluste in dem Antriebssystem hervor.Another disadvantage is the fact that the slide rails require a relatively high bias, which is required to control the drive means or the timing belt or belt with respect to its adjustment and movement in the entire speed range of the internal combustion engine. The bias may be applied by spring elements, hydraulic components or other suitable devices. An advantage of a "wet" timing belt is to be seen in an expected lower drive friction, this advantage being offset by the relatively high preload. As a "worst case" of a drive system or Be It is to be regarded as a failure of a drive system that the drive means or the toothed belt or belt deflects under certain conditions or, in the case of the toothed belt, moves out of the toothed wheel recesses in certain areas. This causes spur and control losses in the drive system.
Bei einem Antriebssystem der Eingangs genannten Art, wird das Antriebsmittel beispielsweise in der Ausgestaltung als Zahnriemen oder Riemen mittels des Spannelementes gespannt, indem das Spannelement in seiner neutralen Position mit seiner Spannfläche an einer zur Innenseite gegenüberliegenden Rückseite des Antriebsmittels zumindest bereichsweise anliegt. Das Spannelement ist um seine Drehachse herum drehbar gelagert. Zum Spannen des Antriebsmittels wird das Spannelement aus seiner neutralen Position herausgeschwenkt, und lenkt mit seiner Spannfläche dabei das Antriebsmittel bzw. den entsprechenden Trum in Richtung zu dem jeweils anderen Trum aus. Hierbei ist günstig, wenn die Spannfläche bezogen auf die Drehachse konvex gewölbt ist, also bezogen auf die Drehachse von dieser weg orientiert gewölbt ist.at a drive system of the type mentioned, the drive means for example, in the embodiment as a toothed belt or belt means the clamping element tensioned by the clamping element in its neutral Position with its clamping surface on one to the inside opposite rear side of the drive means at least partially applied. The tensioning element is about its axis of rotation rotatably mounted around. To tighten the drive means is the Tensioning element pivoted out of its neutral position, and steers with its clamping surface while the drive means or the corresponding strand in the direction of the other strand. This is favorable when the clamping surface based is convex on the axis of rotation, so based on the axis of rotation is oriented away from this arched.
Grundsätzlich hat sich dieses Prinzip in der Praxis bewährt. Allerdings liegt zwischen der Spannfläche des Spannelementes und der Rückseite des Antriebsmittels bzw. des Riemens oder des Zahnriemen eine Relativbewegung, also eine Gleitbewegung vor. Diese Gleitbewegung resultiert in hohen Reibwerten insbesondere bei geringen Drehzahlen. Hierbei kann der Ölfilm zu dünn für eine dynamische Reibung sein. Die erhöhte Reibung wirkt sich nachteilig auf die Lebensdauer des Antriebsmittels aus.in principle This principle has proven itself in practice. Indeed lies between the clamping surface of the clamping element and the Rear of the drive means or the belt or the Timing belt a relative movement, ie a sliding movement before. These Sliding motion results in high coefficients of friction, especially at low levels Speeds. Here, the oil film may be too thin for be a dynamic friction. The increased friction works detrimental to the life of the drive means.
Von daher liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Spannelement der Eingangs genannten Art mit einfachen Mittel so zu verbessern, dass die Reibwerte zwischen der Spannfläche und der Rückseite des Antriebsmittels auch bei geringen Drehzahlen verringert werden.From Therefore, the invention has the object, a clamping element to improve the input type with simple means so that the coefficients of friction between the clamping surface and the back the drive means are reduced even at low speeds.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein Antriebssystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst, wobei das Spannelement an seiner Spannfläche Segmente von Nadellagern aufweist. Die genannten Segmente sind bevorzugt als Wälzkörper eines Nadellagers ausgeführt.According to the invention the object by a drive system with the features of the claim 1 solved, wherein the clamping element on its clamping surface Having segments of needle bearings. The mentioned segments are preferred designed as a rolling element of a needle bearing.
Günstig im Sinne der Erfindung ist, wenn die Segmente bzw. die Wälzkörper des Nadellagers mittels einer ähnlich zu der Verbindung der Wälzkörper mit einem Nadellagerkäfig geeigneten Clip-Verbindung mit der Spannfläche bzw. Randbereichen davon verbunden werden, so dass die Wälzkörper etwas über die Spannfläche überstehen und sich um ihre Rotationsachse drehen können.Cheap in the context of the invention is when the segments or the rolling elements of the needle bearing by means of a similar to the connection the rolling elements with a needle roller cage suitable clip connection with the clamping surface or edge areas be connected by it, so that the rolling elements survive a little over the clamping surface and can rotate around its axis of rotation.
In zweckmäßiger Ausgestaltung sind die Segmente der Nadellager bzw. deren Wälzkörper an einem separaten Tragelement angeordnet, welches kraftformschlüssig mit dem Spannelement verbunden sein kann, wobei das separate Tragelement vorteilhaft in der Art einer Clip-Verbindung mit dem Spannelement verbunden sein kann. Günstig ist hierbei, wenn das Tragelement mit geeigneten Rastmitteln um Seitenkanten des Spannelementes greift bzw. diese hintergreift und so mit dem Spannelement verrastet wird. Natürlich können auch andere geeignete Verbindungsarten zum Verbinden des separaten Tragelementes, welches die Nadellager aufweist, mit dem Spannelement bzw. mit dessen Innenfläche vorgesehen sein.In expedient embodiment, the segments of Needle bearing or its rolling elements on a separate Support element arranged which frictionally with may be connected to the clamping element, wherein the separate support element advantageous in the manner of a clip connection with the clamping element can be connected. It is advantageous if the support element engages around side edges of the clamping element with suitable locking means this engages behind and is thus locked with the clamping element. Naturally can also connect other suitable types of connection the separate support element, which has the needle bearing, with provided with the clamping element or with its inner surface be.
Günstig im Sinne der Erfindung ist, wenn die Segmente der Nadellager, auch wenn diese auf dem separaten Tragelement angeordnet sind, zueinander bevorzugt einen gleich bleibenden Abstand aufweisen. Der Abstand jeweils benachbarter Segmente der Nadellager sollte dabei bevorzugt so gewählt werden, dass ein Kontakt des Zahnriemens oder Riemens mit zwischen den Segmenten der Nadellager angeordneten Zwischenräumen weitgehend oder gänzlich vermieden ist.Cheap within the meaning of the invention, if the segments of the needle roller bearings, too if they are arranged on the separate support element, preferred to each other have a constant distance. The distance between adjacent ones Segments of the needle roller bearings should preferably be chosen so that a contact of the belt or belt with between the segments the needle bearing arranged spaces largely or entirely is avoided.
Das Spannelement weist die zum Antriebsmittel orientierte Innenfläche auf, welche die Spannfläche und eine Anschlagfläche aufweist. Die Spannfläche geht in die Anschlagfläche über. An der Anschlagfläche kann der Zahnriemen oder Riemen anschlagen, wenn dieser bei bestimmten Bedingungen ausschlagen oder, Im Falle eines Zahnriemens, in bestimmten Bereichen aus den Zahnradvertiefungen herauswandern könnte. Dies wirkt einem Zahnspringen und Steuerverlusten in dem Antriebssystem entgegen. Günstiger Weise ist die Anschlagfläche daher quasi geradlinig ausgeführt, so dass zwischen der Anschlagfläche und dem Antriebsmittel ein Spalt gebildet ist, der sich von dem Übergang der Spannfläche zur Anschlagfläche in Richtung zu einem Ende der Anschlagfläche vorzugsweise stetig erweitert.The Clamping element has the inner surface oriented toward the drive means on which the clamping surface and a stop surface having. The clamping surface merges into the stop surface. The toothed belt or belt can hit the stop surface, if it fails under certain conditions or, in case a toothed belt, in certain areas out of the gear wells could. This affects a tooth jumping and control losses in the drive system. Cheaper way is the Stop surface therefore quasi rectilinear, so that between the stop surface and the drive means A gap is formed, extending from the transition of the clamping surface to the abutment surface towards one end of the abutment surface preferably steadily expanded.
In zweckmäßiger Ausführung ist vorgesehen, dass das Tragelement an die Ausgestaltung der Innenfläche korrespondierend zu dieser angepaßt ist, also einen an die Spannfläche und an die Anschlagfläche korrespondierenden Verlauf aufweist, wobei die Segmente der Nadellager vorzugsweise lediglich im Bereich der Spannfläche angeordnet werden, da das Spannelement auch nur hier an dem Antriebsmittel anliegt.In expedient embodiment is provided that the support element to the configuration of the inner surface Corresponding to this is adapted, so one to the clamping surface and corresponding to the stop surface Has history, the segments of the needle roller bearing preferably only be arranged in the area of the clamping surface, since the clamping element rests only here on the drive means.
Das Spannelement ist als Fingerspanner ausgeführt, dessen Spannelementkörper eine Ausnehmung in der Art eines Lagerauges aufweist, in das ein Drehbolzen eines Befestigungselementes eingreift, so dass das Spannelement um den Drehbolzen, welcher die Drehachse bildet, verschwenkbar ist. Um das Spannelement zu verschwenken, können geeignete Wirkeinrichtungen auf das Spannelement einwirken. Die Drehachse ist in zweckmäßiger Ausführung bezogen auf die Spannfläche oberhalb dieser angeordnet, wobei die geeignete Wirkeinrichtung bezogen auf die Drehachse unterhalb dieser auf das Spannelement einwirkt.The clamping element is designed as a finger tensioner whose clamping element body has a recess in the manner of a bearing eye into which a pivot pin of a fastening element engages, so that the clamping element about the pivot pin, which forms the axis of rotation, pivot bar is. In order to pivot the clamping element, suitable active devices can act on the clamping element. The axis of rotation is arranged in an expedient embodiment based on the clamping surface above this, wherein the suitable active device acts on the clamping element with respect to the axis of rotation below it.
Insgesamt wird mit der Erfindung ein verbessertes Spannelement zur Verfügung gestellt, bei dem die Relativbewegung zwischen dem Spannelement bzw. dessen Spannfläche und dem Antriebsmittel bzw. dem Zahnriemen eine Rollbewegung ist, wobei eine Gleitbewegung vermieden ist. Dies wird vorteilhaft mittels der an der Spannfläche angeordneten Segmente von Nadellagern (Wälzkörper) erreicht, welche mit ihrer Rotationsachse natürlich so zur Laufrichtung des Antriebsmittels angeordnet sind, dass diese aufgrund der Laufbewegung des Antriebsmittels rotieren. Insofern wird vorteilhaft die Reibung zwischen dem Antriebsmittel und dem Spannelement bzw. dessen Spannfläche reduziert. Vorteilhaft ist hierbei, dass auch bei einer geringen Drehzahl ein erhöhter Reibwert vermieden wird. Aus Bauraumgründen kann aber keine Umlenkrolle bzw. Spannrolle verwendet werden. Vielmehr muß aus diesen Gründen das Spannelement der Eingangs genannten Art in der Art eines Fingerspannelementes, das auch als Spannschuh bezeichnet werden kann, eingesetzt werden.All in all With the invention, an improved clamping element is available provided in which the relative movement between the clamping element or its clamping surface and the drive means or the toothed belt is a rolling motion, with a sliding movement is avoided. This is advantageous by means of arranged on the clamping surface segments reached by needle bearings (rolling elements), which with its axis of rotation of course so to the direction the drive means are arranged, that these due to the running movement of the drive means rotate. In this respect, the advantage is the friction between the drive means and the clamping element or its clamping surface reduced. It is advantageous that even at a low Speed an increased friction coefficient is avoided. For reasons of space But no deflection roller or tension roller can be used. Much more For these reasons, the clamping element of the input mentioned type in the manner of a finger tensioning element, which also as Spannschuh can be called used.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und der folgenden Figurenbeschreibung offenbart. Es zeigenFurther advantageous embodiments of the invention are in the subclaims and the following description of the figures. Show it
In den unterschiedlichen Figuren sind gleiche Teile stets mit denselben Bezugszeichen versehen, weswegen diese in der Regel auch nur einmal beschrieben werden.In the different figures are the same parts always with them Reference numerals provided, which is why these usually described only once become.
In
dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Antriebsrad
Das
Antriebssystem
Das
Spannelement
Die
Drehachse
Mit
der Spannfläche
An
der Innenfläche
An
der Spannfläche
Die
Abstände jeweils benachbarter Segmente
Vorteilhaft
ist, dass das mit den Segmenten
Vorteilhaft
ist das separate Tragelement
Die
Segmente
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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R012 | Request for examination validly filed | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R082 | Change of representative |
Representative=s name: SOBISCH KRAMM WETTLAUFER, DE |
|
R084 | Declaration of willingness to licence | ||
R018 | Grant decision by examination section/examining division | ||
R020 | Patent grant now final |