DE102009013637A1

DE102009013637A1 - Spannvorrichtung für einen Zugmitteltrieb

Info

Publication number: DE102009013637A1
Application number: DE200910013637
Authority: DE
Inventors: Arne Borchert
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2009-03-18
Filing date: 2009-03-18
Publication date: 2010-09-23

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Spannvorrichtung (1) für einen Zugmitteltrieb einer Brennkraftmaschine mit einer ortsfest positionierten Grundplatte (2) und einer zu dieser abhängig von einer Spannung eines Umschlingungsmittels in eine vorgegebene Nachstellrichtung nachstellenden und in die entgegengesetzte Richtung sperrenden Spannrolle. Es wird vorgeschlagen, die Spannrolle auf einem in einer Längsführung der Grundplatte (2) in Nachstellrichtung begrenzt verlagerbaren Schlitten (3) aufzunehmen, der eine entlang der Längsführung angeordnete Profilierung (19) aufweist, die mit einem Gegenprofil (18) der Grundplatte (2) einen sich nach einer Nachstellung einstellenden Formschluss bildet, und den Schlitten (3) gegenüber der Grundplatte (2) in Nachstellrichtung durch einen Energiespeicher (12) zu beaufschlagen.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Spannvorrichtung in einem Zugmitteltrieb. Diese Vorrichtung enthält eine ortsfest positionierte Grundplatte und eine zu dieser abhängig von einer Spannung eines Umschlingungsmittels in eine vorgegebene Nachstellung nachstellende und in die entgegengesetzte Stellung sperrende Spannrolle.
Hintergrund der Erfindung
Für Zugmitteltriebe, die auch als Umschlingungsmitteltriebe bezeichnet werden, besteht die Forderung, eine möglichst schlupffreie Kraftübertragung zu gewährleisten. Hierzu ist im Betriebszustand mit einem von einer Brennkraftmaschine auf im Zugmitteltrieb integrierte Neben- oder Zusatzaggregate übertragenen Drehmoment ein stets ausreichend gespanntes Zugmittel wie Umschlingungsmittel erforderlich.
Aus der DE 10 2004 040 579 A1 ist ein Zugmitteltrieb mit einer Spannvorrichtung bekannt, der als sogenannter Rastspanner ausgeführt ist, wobei eine Spannrolle für den Zugmitteltrieb auf einem einseitig ortsfest um einen Hebelpunkt verdrehbaren Hebel angeordnet ist und das freie Hebelende von dem Rastspanner in eine Nachstellrichtung so verlagert wird, dass eine konstante Spannung des Umschlingungsmittels erzielt wird, indem die auf dem Hebel angeordnete Spannrolle das Umschlingungsmittel bei nachlassender Spannung nachstellt. Dabei ist über einen Rastmechanismus eine Rückstellung des Hebels ausgeschlossen. Derartig komplex aufgebaute Spannvorrichtungen, die entsprechend hohe Herstellkosten verursachen, werden bevorzugt in Kraftfahrzeugen der oberen Komfortklassen eingesetzt.
Zur Kostenreduzierung des Zugmitteltriebs werden weiterhin Riementriebe vorgeschlagen, die keine separaten Spannvorrichtungen benötigen. In derartigen Zugmitteltrieben werden sogenannte Elastriemen eingesetzt, die keine verlegerbaren Spannrollen besitzen. Vielmehr wird der Elastriemen elastisch vorgespannt und auf die Riemenlaufbahn mit den vorhandenen Riemenscheiben gehoben. Die Montage ist aufwendig. Weiterhin besteht die Gefahr einer Überdehnung des Elastriemens während der Montage.
Aufgabe der Erfindung
Ausgehend von dem genannten Stand der Technik ergibt sich die Aufgabe, eine vereinfachte kostengünstige Spannvorrichtung vorzuschlagen. Weiterhin soll mit der Spannvorrichtung eine spannungsfreie Montage von Elastriemen möglich sein.
Beschreibung der Erfindung
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Spannvorrichtung für einen Zugmitteltrieb einer Brennkraftmaschine mit einer ortsfest positionierten Grundplatte und einer zu dieser abhängig von einer Spannung eines Umschlingungsmittels in eine vorgegebene Nachstellrichtung nachstellende und in die entgegengesetzte Richtung sperrende Spannrolle gelöst, wobei die Spannrolle auf einem in einer Längsführung der Grundplatte in Nachstellrichtung begrenzt verlagerbaren Schlitten aufgenommen ist, der eine entlang der Längsführung angeordnete Profilierung, beispielsweise ein Eingriffselement aufweist, die mit einem Gegenprofil wie Verzahnung der Grundplatte einen sich nach einer Nachstellung einstellenden Formschluss bildet, und der Schlitten gegenüber der Grundplatte in Nachstellrichtung von einem Energiespeicher beaufschlagt wird. Dies bedeutet, dass eine einseitig verlagerbare Spannrolle nicht über einen einseitigen Hebel verlagert wird. Vielmehr wird die Spannrolle um die eigene Drehachse verdrehbar auf dem Schlitten aufgenommen, so dass Hebelelemente eingespart werden können und eine Konstruktion vorgesehen werden kann, die größtenteils aus entsprechend gestanzten und umgeformten Blechteilen hergestellt werden kann, so dass die Herstellkosten gesenkt werden können.
In einfacher Weise kann dabei die Spannrolle beispielsweise mittels einer fest an dem Schlitten angebrachten Achse senkrecht zum sich in die Nachstellrichtung gegenüber der Grundplatte verlagernden Schlitten aufgenommen werden. Die Achse kann dabei durch eine Schraube gebildet sein, die in ein Gewinde des Schlittens eingeschraubt wird, wobei die Spannrolle mittels eines Wälzlagers auf der Schraube verdrehbar gelagert aufgenommen sein kann.
Bei einer bevorzugten Herstellung des Schlittens aus Blech kann vorteilhafterweise die Profilierung des Schlittens zur Sicherung einer ausschließlichen Bewegung in Nachstellrichtung mit einer Sperre in die entgegengesetzte Richtung bereits bei der Herstellung des Blechteils vorgesehen werden. Hierbei kann die Profilierung in das Blechteil eingeprägt, aus dem Blechteil ausgestellt oder in anderer Weise umformend vorgesehen werden. In gleicher Weise kann bei einer Herstellung der Grundplatte aus Blech das Gegenprofil in entsprechender Weise geformt, beispielsweise aus der Grundplatte ausgestellt oder angeformt sein. Dabei kann das Gegenprofil eine Verzahnung zu einer Gegenverzahnung oder einem Eingriffselement des Schlittens bilden. Besonders vorteilhaft kann eine Reduzierung des Eingriffselements auf ein einziges Gegenprofil sein, die auf der Verzahnung der Grundplatte in Nachstellrichtung gleitet und eine Sperre durch einen Formschluss mit einem Zahn der Verzahnung in entgegengesetzte Richtung bildet. Die Verzahnung kann sägezahnartig ausgebildet sein.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung können aus dem Schlitten und der Grundplatte Anschläge zur Belastung des Energiespeichers an-, umgeformt oder ausgestellt sein. Dabei kann der beispielsweise aus einer oder mehreren Schraubendruckfedern, Tellerfederpaketen oder anderen mechanischen Energiespeichereinheiten gebildete Energiespeicher zwischen den Anformungen oder Ausstellungen verspannt werden, so dass der Energiespeicher den Schlitten gegenüber der Grundplatte in Nachstellrichtung verspannt, so dass die Spannrolle das Umschlingungsmittel vorspannt. Der Energiespeicher ist dabei so ausgelegt, dass der Reibungswiderstand zwischen Schlitten und Grundplatte samt den Verzahnungskräften überwunden werden.
Nach der Herstellung der Spannvorrichtung kann die Vorspannung des Energiespeichers zwischen dem Schlitten und der Grundplatte durch eine Montagefixierung überbrückt werden, so dass der Energiespeicher in seinem vorgespannten Zustand während einer Montage der Spannvorrichtung am Montageband in einem komprimierten Zustand gehalten wird. Insbesondere bei einem Zugmitteltrieb mit Elastriemen kann dieser vorspannungsfrei montiert werden. Anschließend kann die Montagefixierung abgenommen werden, wodurch sich die Spannrolle in die Gleichgewichtslage zwischen Riemenspannung und Vorspannung des Schlittens gegen die Grundplatte verlagert. Bei nachlassender Spannung über die Lebensdauer des Zugmitteltriebs verlagert sich die Spannrolle schrittweise entlang der Verzahnung in Nachstellrichtung, wobei jeweils nach Überfahren eines weiteren Zahns der Verzahnung das Eingriffselement jeweils erneut einen Formschluss an der aktuellen Position der Verzahnung bildet, so dass sich der Schlitten und damit die Spannrolle abhängig von der Teilung der Verzahnung schrittweise entlang der Grundplatte verlagern.
Vor Verbrauch des gesamten Nachstellspiels kann der Weg des Schlittens gegenüber der Grundplatte begrenzt sein. Hierzu kann in der Grundplatte ein Anschlag zur Begrenzung des Weges in Nachstellrichtung vorgesehen sein, der beispielsweise aus der Grundplatte ausgestellt oder umgeformt sein kann.
Der Schlitten kann abgesehen von seiner Verlagerbarkeit in Nachstellrichtung fest in der Grundplatte aufgenommen sein. Hierzu können in der Grundplatte zwei zueinander parallele Schlitze längs der Nachstellrichtung vorgesehen sein, die als Aufnahme und Führung des Schlittens dienen. Die Schlitze können aus Schnitten oder Ausstanzungen bestehen. Weiterhin können in der Grundplatte Befestigungsvorrichtungen wie Bolzen oder Öffnungen zur ortsfesten Aufnahme dieser an dem Gehäuse der Brennkraftmaschine oder einem anderen ortsfesten Bauteil vorgesehen werden. Um die Grundplatte insbesondere zur Anpassung an Toleranzabweichungen des Zugmitteltriebs positionierbar gegenüber dem Gehäuse anordnen und befestigen zu können, können die Öffnungen zur Aufnahme der Befestigungsbolzen als Langlöcher ausgebildet sein.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäß ausgebildeten Spannvorrichtung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:
1 eine Ansicht auf die Spannvorrichtung,
2 einen Schnitt entlang der Schnittlinie A-A der Spannvorrichtung der 1 und
3 einen Schnitt entlang der Schnittlinie B-B der Spannvorrichtung der 1.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt die Spannvorrichtung in Ansicht. Auf der Grundplatte 2 ist der Schlitten 3 in Richtung des aus der Grundplatte 2 ausgestellten Anschlags 4 in Nachstellrichtung in Richtung des Pfeils 7 verlagerbar angeordnet. Auf dem Schlitten ist die Achse 5, die die nicht dargestellte Spannrolle verdrehbar aufnimmt, als Schraube 6, die mit dem Schlitten 3 verschraubbar ist, senkrecht zur Nachstellrichtung angeordnet. Die Grundplatte 2 weist im Bereich der Befestigung der Spannrolle, beispielsweise einer mit dem Schlitten verbundenen Mutter, eine Ausnehmung 9 auf. Die Grundplatte 2 ist mittels der Langlöcher 8 ortsfest in begrenztem Umfang positionierbar an dem Gehäuse der Brennkraftmaschine mittels Schrauben befestigbar.
Zur Aufnahme des Schlittens 3 auf der Grundplatte 2 sind in dieser zwei längs der Nachstellrichtung parallel angeordnete Schlitze 10 eingebracht, wobei die Laschen 11 aus der Ebene der Grundplatte 2 ausgestellt sind, so dass der Schlitten 3 einerseits auf der Grundplatte 2 gleitet und andererseits gegenüber den Laschen abgestützt ist, so dass eine Längsführung in Nachstellrichtung gebildet wird.
Der Schlitten 3 ist gegenüber der Grundplatte 2 in Nachstellrichtung mittels des Energiespeichers 12, der hier aus zwei Schraubendruckfedern 13 gebildet ist, vorgespannt. Hierzu ist aus der Grundplatte 2 ein Anschlag 14 ausgestellt und an dem Schlitten 3 ein Anschlag 15 umgelegt, die die Schraubenfedern 13 komprimieren. Zur Fixierung dieser Position, bei noch nicht montierter Spannvorrichtung 1 ist eine Montagefixierung 16 über die Anschläge gelegt, damit diese sich nicht gegeneinander verlagern können. Die Montagefixierung 16 wird nach der Montage des Zugmitteltriebs mit der Spannvorrichtung 1 gelöst, so dass sich der Schlitten 3 in Nachstellrichtung verlagern und die Spannrolle den Riemen vorspannen kann.
Um eine Rückbewegung des Schlittens 3 zu verhindern, weist die Grundplatte eine hier durch den Schlitten 3 verdeckte Verzahnung 17 auf, die als Gegen profil 18 mit der Profilierung 19 – wie in dem gezeigten Ausführungsbeispiel dargestellt – als einzelnes Eingriffselement 20 mit einem Zahn der Verzahnung 17 einen Formschluss entgegen der Nachstellrichtung bildet, so dass die auf die Spannrolle wirkenden Kräfte des Riemens keine Rückverstellung zulassen.
Der entlang der Schnittlinie B-B der 1 gezogene Schnitt verdeutlicht in 2 die Funktion der Verzahnung 17 in Verbindung mit dem Eingriffselement 20. Der Schlitten 3 der Spannvorrichtung 1 ist dabei in den Schlitzen 10 (1) der Grundplatte 2 verspannt, wodurch die Profilierung 19 und das Gegenprofil 18 aufeinander fixiert sind. Infolgedessen sperrt das Eingriffselement 20 eine Rückverlagerung des Schlittens 3 in der jeweiligen Verlagerungsposition des Schlittens 3 an einem der Zähne 21 der Verzahnung 17.
Die in 2 schematisch dargestellte, mittels des Lagers 22 verdrehbar auf der Achse 5 aufgenommene Spannrolle 23 wird von dem Energiespeicher 12 nach Abnahme der Montagefixierung 16, die aus einem U-förmigen Blech gebildet sein kann, in Nachstellrichtung, also in Richtung des nicht dargestellten Riemens vorgespannt. Dabei verlagert sich der Schlitten 3 um die entsprechende Anzahl von Zähnen 21 auf der Grundplatte 2, bis die Spannkraft des Riemens ein Gleichgewicht mit dem Energiespeicher 12 bildet. Bei einer Drehmomentübertragung über den Zugmitteltrieb wird gegebenenfalls der über einen Zahn 21 hinaus ohne Überwindung des Zahnkopfs verlagerter Schlitten 3 wieder auf den nächsten Zahn 21 zurückgedrückt, mit dem er dann einen Formschluss bildet, so dass sich die Riemenspannung während des Betriebs des Zugmitteltriebs bei entsprechender Längung des Riemens schrittweise entsprechend der Teilung der Verzahnung 17 einstellt. Die Teilung ist dabei so vorgesehen, dass kurz vor einem Nachstellen auf keinen Fall Schlupf im Zugmitteltrieb auftritt und kurz nach einem Nachstellen die Riemenspannung für den Riemen und die Lager der übrigen Riemenscheiben in einem erträglichen Maß verbleibt.
Wie aus 2 weiter hervorgeht, ist die Grundplatte 2 zur Freistellung der Mutter 24 zur Befestigung der Schraube 6 entsprechend ausgenommen, wobei aus dem ausgenommenen Material der Anschlag 4 zur Begrenzung des Wegs des Schlittens 3 gebildet wird. In ähnlicher Weise ist der Anschlag 14 zur Beaufschlagung des Energiespeichers 12 aus der Grundplatte 2 ausgestellt, währen der Anschlag 15 des Schlittens 3 lediglich umgelegt ist.
3 zeigt anhand des Schnitts B-B der 1 die Führung des Schlittens 3 in der Grundplatte 2. Die Grundplatte 2 weist hierzu Schlitze 10 mit einer aufgestellten Lasche 11 auf, so dass der Schlitten 3 in den Schlitzen 10 geführt wird und sich an den Laschen 11 abstützen kann.

1: Spannvorrichtung
2: Grundplatte
3: Schlitten
4: Anschlag
5: Achse
6: Schraube
7: Pfeil
8: Langloch
9: Ausnehmung
10: Schlitz
11: Lasche
12: Energiespeicher
13: Schraubendruckfeder
14: Anschlag
15: Anschlag
16: Montagefixierung
17: Verzahnung
18: Gegenprofil
19: Profilierung
20: Eingriffselement
21: Zahn
22: Lager
23: Spannrolle
24: Mutter

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 102004040579 A1 [0003]

Claims

Spannvorrichtung (1) für einen Zugmitteltrieb einer Brennkraftmaschine mit einer ortsfest positionierten Grundplatte (2) und einer zu dieser abhängig von einer Spannung eines Umschlingungsmittels in eine vorgegebene Nachstellrichtung nachstellenden und in die entgegengesetzte Richtung sperrende Spannrolle (23), dadurch gekennzeichnet, dass die Spannrolle (23) auf einem in einer Längsführung der Grundplatte (2) in Nachstellrichtung begrenzt verlagerbaren Schlitten (3) aufgenommen ist, der eine entlang der Längsführung angeordnete Profilierung (19) aufweist, die mit einem Gegenprofil (18) der Grundplatte (2) einen sich nach einer Nachstellung einstellenden Formschluss bildet, und der Schlitten (3) gegenüber der Grundplatte (2) in Nachstellrichtung von einem Energiespeicher (12) beaufschlagt wird.
Spannvorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannrolle (23) auf einer senkrecht zur Nachstellrichtung angeordneten, mit dem Schlitten (3) fest verbundenen Achse (5) aufgenommen ist.
Spannvorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlitten (3) aus Blech hergestellt und die Profilierung (19) in den Schlitten (3) geprägt oder aus diesem ausgestellt ist.
Spannvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Grundplatte (2) aus Blech hergestellt und das Gegenprofil (18) in die Grundplatte (2) geprägt oder aus dieser ausgestellt ist.
Spannvorrichtung (1) nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem Schlitten (3) und der Grundplatte (2) Anschläge (14, 15) für den Energiespeicher ausgestellt oder geformt sind.
Spannvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Energiespeicher (12) während einer Montage dieser mittels einer Montagefixierung (16) in einem komprimierten Zustand gehalten wird.
Spannvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass aus der Grundplatte (2) ein Anschlag (4) zur Begrenzung des Weges in Nachstellrichtung vorgesehen ist.
Spannvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass in der Grundplatte (2) zwei zueinander parallele Schlitze (10) längs der Nachstellrichtung vorgesehen sind, die als Aufnahme für und zur Führung des Schlittens dienen.
Spannvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Grundplatte (2) mittels Langlöchern (8) an einem Gehäusebauteil begrenzt positionierbar befestigt wird.