DE102009043931B4 - Belt drive with two drive levels and rigid double tension pulley - Google Patents

Belt drive with two drive levels and rigid double tension pulley Download PDF

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Abstract

Riementrieb (1) eines Verbrennungsmotors mit einem ersten Trieb (2) in einer ersten Triebebene mit einer mit der Kurbelwelle verbundenen Kurbelwellenscheibe (4) und mit wenigstens einer mit einem Nebenaggregat verbundenen Nebenaggregatscheibe (6), wobei die Scheiben (4, 5, 6) über einen ersten Riemen (7) miteinander verbunden sind und mit einem zweiten Trieb (3) in einer zweiten Triebebene mit einem Riemen (9) sowie mit wenigstens einer, mit einem Nebenaggregat verbundenen Nebenaggregatscheibe (8) und einer Antriebsscheibe (10), wobei die Scheiben (8, 10) über den zweiten Riemen (9) miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsscheibe (10) als gemeinsame Spannvorrichtung für die Riemen (7, 9) beider Triebebenen in Form einer Doppelspannrolle ausgebildet ist, dass die Spannung beider Triebe über die Antriebsscheibe (10) starr erfolgt und dass beide Riemen (7, 9) durch Verschieben der als Spannvorrichtung ausgebildeten Antriebsscheibe (10) über einen Verstellweg (13) elastisch gedehnt sind.Belt drive (1) of an internal combustion engine with a first drive (2) in a first drive plane with a crankshaft pulley (4) connected to the crankshaft and with at least one auxiliary unit disk (6) connected to an auxiliary unit, the disks (4, 5, 6) are connected to one another via a first belt (7) and with a second drive (3) in a second drive plane with a belt (9) and with at least one auxiliary unit pulley (8) connected to an auxiliary unit and a drive pulley (10), the Pulleys (8, 10) are connected to one another via the second belt (9), characterized in that the drive pulley (10) is designed as a common tensioning device for the belts (7, 9) of both drive levels in the form of a double tension pulley that the tension of both The drives via the drive pulley (10) take place rigidly and that both belts (7, 9) by moving the drive pulley (10) designed as a tensioning device over an adjustment path ( 13) are stretched elastically.

Description

Die Erfindung betrifft einen Riementrieb eines Verbrennungsmotors mit einem ersten Trieb in einer ersten Triebebene mit einer mit der Kurbelwelle verbundenen Kurbelwellenscheibe und mit wenigstens einer mit einem Nebenaggregat verbundenen Nebenaggregatscheibe, wobei die Scheiben über einen ersten Riemen miteinander verbunden sind und mit einem zweiten Trieb in einer zweiten Triebebene mit wenigstens einer, mit einem Nebenaggregat verbundenen Nebenaggregatscheibe und einer Antriebsscheibe, wobei die Scheiben über einen zweiten Riemen miteinander verbunden sind und wobei die Riemen beider Triebebenen über eine gemeinsame Spannvorrichtung gespannt sind.The invention relates to a belt drive of an internal combustion engine with a first drive in a first drive plane with a crankshaft pulley connected to the crankshaft and with at least one auxiliary unit pulley connected to an auxiliary unit, the pulleys being connected to one another via a first belt and with a second drive in a second Drive plane with at least one auxiliary unit pulley connected to an auxiliary unit and a drive pulley, the pulleys being connected to one another via a second belt and the belts of both drive planes being tensioned via a common tensioning device.

Riementriebe eines Verbrennungsmotors mit einer Triebebene oder mit zwei Triebebenen sind dem Fachmann bekannt. Die Triebebenen dienen zum Antrieb von Aggregaten wie beispielsweise Klimakompressor, Lenkhilfspumpe, Generator, Lüfter. Bei der Anordnung einer Triebebene wird der Riemen über eine Spanneinrichtung zum Erhalt einer gleichmäßigen Riemenspannung gespannt. Hierzu sind starre Spannvorrichtungen oder auf einem Feder-Dämpfer-System basierende Spannvorrichtungen bekannt. Bei Riementrieben mit zwei Triebebenen ist es beispielsweise aus der US 4 798 564 A bekannt, mit nur einer einzigen, auf einem Feder-Dämpfer-System beruhenden Spanneinrichtung beide Riemen beider Triebebenen zu spannen. Jedoch sind Spanneinrichtungen, die auf einem Feder-Dämpfer-System beruhen, in ihrer Konstruktion und im benötigten Bauraum aufwendig. Zudem ist jeder Trieb über eine eigene Kurbelwellenscheibe angetrieben, wodurch die Freiheit der Triebanordnungen und der zur Verfügung stehende Bauraum beschränkt sind.Belt drives of an internal combustion engine with one drive level or with two drive levels are known to the person skilled in the art. The drive levels are used to drive units such as air conditioning compressors, power steering pumps, generators and fans. When a drive plane is arranged, the belt is tensioned via a tensioning device in order to maintain an even belt tension. For this purpose, rigid clamping devices or clamping devices based on a spring-damper system are known. For belt drives with two drive levels, for example, it is from the U.S. 4,798,564 A known to tension both belts of both drive levels with only a single tensioning device based on a spring-damper system. However, tensioning devices based on a spring-damper system are complex in terms of their design and the space required. In addition, each drive is driven via its own crankshaft pulley, which limits the freedom of the drive arrangements and the space available.

Die US 3 924 483 A offenbart eine Anordnung von zusätzlichen Aggregaten an einem Motor, wobei die Aggregate über Riementriebe angetrieben werden. Die Antriebsscheibe der Riementriebe ist mit der Kurbelwelle drehfest verbunden. Die Abtriebsscheiben sind auf den Antriebswellen der Aggregate befestigt. Die Aggregate sind dabei um eine Achse federnd kippbar so angeordnet, dass der lose Zustand des Riemens im unbelasteten Trum durch eine Torsionsfeder ausgeglichen wird. Die Spanneinrichtung für den Riementrieb ist also so ausgebildet, dass auf die Aggregatlagerungen ein federbelastetes Kippmoment wirkt, welche die Trumlängen beeinflusst.The U.S. 3,924,483 A discloses an arrangement of additional units on an engine, the units being driven via belt drives. The drive pulley of the belt drives is rotatably connected to the crankshaft. The output disks are attached to the drive shafts of the units. The units are arranged so that they can be resiliently tilted about an axis so that the loose state of the belt in the unloaded strand is compensated for by a torsion spring. The tensioning device for the belt drive is designed in such a way that a spring-loaded tilting moment acts on the assembly bearings, which influences the strand lengths.

Die US 2006 / 0 145 643 A1 offenbart eine Antriebsanordnung zwischen Motor und einem als Starter-Generator-Dämpfer ausgebildeten Aggregat. Die Antriebsanordnung umfasst zwei zwischen der Kurbelwelle des Motors und der Antriebswelle des Aggregates wirkende parallel laufende Antriebsriemen, die auf der Aggregatwelle durch einen Freilauf getrennt sind und je nach Dreh- oder Antriebsrichtung unterschiedliche Übersetzungen erlauben. Bei der dort gezeigten Antriebsanordnung ist eine Spannvorrichtung vorgesehen, ausgebildet als eine Doppelscheibe, die eine Zwischenumlenkung darstellt. Die Doppelscheibe kann auf einem Spannmechanismus angeordnet sein oder durch einen elastischen Riemen gespannt werden.US 2006/0 145 643 A1 discloses a drive arrangement between the engine and an assembly designed as a starter-generator-damper. The drive arrangement comprises two drive belts running in parallel, acting between the crankshaft of the engine and the drive shaft of the unit, which are separated on the unit shaft by a freewheel and allow different gear ratios depending on the direction of rotation or drive. In the drive arrangement shown there, a tensioning device is provided, designed as a double disk, which represents an intermediate deflection. The double pulley can be arranged on a tensioning mechanism or tensioned by an elastic belt.

Die DE 20 2005 021 001 U1 offenbart ein Gerät zum Abfräsen von Verkehrsflächen mit mehreren durch Getriebe verbundenen Aggregaten, bei denen eine Kopplung durch ein Getriebe mit einem Riementrieb vorgesehen ist. In diesem Riementrieb ist eine Spanneinrichtung angeordnet, die über eine Hydraulik separat antreibbar ist. Eine Spannung durch elastisch vorgespannte Riemen als solche ist nicht offenbart.The DE 20 2005 021 001 U1 discloses a device for milling traffic areas with several units connected by gears, in which a coupling is provided by a gearing with a belt drive. A tensioning device is arranged in this belt drive, which can be driven separately via a hydraulic system. Tensioning by means of elastically pre-tensioned belts as such is not disclosed.

Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Riementrieb mit zwei Triebebenen für einen Verbrennungsmotor bereitzustellen, bei dem auf aufwendige Spannvorrichtungen verzichtet werden kann, bei dem die Freiheit der Triebanordnung vergrößert ist und bei dem Gewicht eingespart werden kann.The object of the invention is to provide a belt drive with two drive planes for an internal combustion engine in which complex tensioning devices can be dispensed with, in which the freedom of the drive arrangement is increased and in which weight can be saved.

Die Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung nach Anspruch 1. Weiterbildungen der Vorrichtung sind Gegenstand der Unteransprüche.The object is achieved by a device according to claim 1. Further developments of the device are the subject of the subclaims.

Mit der erfindungsgemäßen Lösung wird der zweite Trieb über die mit dem ersten Trieb gemeinsame Spannvorrichtung angetrieben, so dass die Einbindung einer gesonderten Kurbelwellenscheibe in den zweiten Trieb nicht erforderlich ist, sondern auf diese verzichtet werden kann. Die Freiheit der Gestaltung der Triebanordnung ist hierdurch vergrößert und der Trieb ist bauraumsparend anzuordnen. Zudem erfolgt die gemeinsame Spannung beider Triebe über eine starre Spannvorrichtung, welche konstruktiv einfach und platzsparend ist. Denn durch den Einsatz von ELASTIC-Riemen kann auf eine auf dem Feder-Dämpfer-System basierende Spannvorrichtung verzichtet werden. Die Einstellung der Vorspannung des Triebes erfolgt über die Elastizität und Länge des Riemens und nicht über die Feder der auf dem Feder-Dämpfer-System beruhenden Spannvorrichtung des Standes der Technik. Somit wird durch den erfindungsgemäßen Trieb erreicht, dass auf aufwendige Spanneinrichtungen verzichtet werden kann. Die Freiheit der Triebanordnung ist vergrößert.With the solution according to the invention, the second drive is driven via the clamping device common to the first drive, so that the integration of a separate crankshaft pulley into the second drive is not necessary, but can be dispensed with. This increases the freedom of designing the drive arrangement and the drive is to be arranged in a space-saving manner. In addition, the joint tensioning of both drives takes place via a rigid tensioning device, which is structurally simple and space-saving. The use of ELASTIC belts means that a tensioning device based on the spring-damper system can be dispensed with. The pre-tensioning of the drive is set via the elasticity and length of the belt and not via the spring of the prior art tensioning device based on the spring-damper system. It is thus achieved by the drive according to the invention that complex tensioning devices can be dispensed with. The freedom of the drive arrangement is increased.

Ein ELASTIC-Riemen meint einen elastischen Riemen, welcher aufgrund seiner Konstruktion eine höhere Elastizität als herkömmliche Riemen besitzt. Der ELASTIC-Riemen weist, wie bei Treibriemen üblich, Korde als Festigkeitsträger auf. Der ELASTIC-Riemen zeichnet sich aufgrund spezieller Kord-Eigenschaften durch eine höhere Elastizität aus. Der ELASTIC-Riemen wird mit einer bestimmten Länge gefertigt, aber mit einer größeren Länge auf dem Riementrieb eingesetzt. Bei der Montage auf den Riemenscheiben wird der Riemen also um einen gewissen Prozentsatz gedehnt und dadurch vorgespannt.An ELASTIC belt means an elastic belt which, due to its construction, has a higher elasticity than conventional belts. As is usual with drive belts, the ELASTIC belt has cords as reinforcements. The ELASTIC belt is characterized by a higher elasticity due to special cord properties. The ELASTIC belt comes with a made of a certain length, but used with a greater length on the belt drive. When it is installed on the pulley, the belt is stretched by a certain percentage and thus pretensioned.

Vorteilhaft ist es, wenn die Spannvorrichtung eine Doppelspannrolle ist. Es ist ein Bauraumvorteil erreicht.It is advantageous if the tensioning device is a double tensioning roller. An advantage in terms of installation space is achieved.

Der Verstellweg der Spannvorrichtung ist linear oder rotatorisch und ist von einem Montageanschlag, in dem die ELASTIC-Riemen zwanglos aufgelegt werden können, durch Verschiebung der Spannvorrichtung in einem Endanschlag zu fixieren. Die ELASTIC-Riemen sind gespannt.The adjustment path of the tensioning device is linear or rotary and is to be fixed by an assembly stop, in which the ELASTIC belts can be placed freely, by moving the tensioning device in an end stop. The ELASTIC belts are taut.

Die Doppelspannrolle kann verschieden ausgeführt sein. In bestimmten Ausführungsformen ist die Doppelspannrolle an der Riemenauflagefläche profiliert oder glatt ausgeführt. In einer anderen Ausführungsform kann eine Spannrolle der Doppelspannrolle profiliert und die andere Spannrolle der Doppelspannrolle glatt ausgeführt sein. Es ist eine Freiheit in der Ausgestaltung der Doppelspannrolle erreicht, wodurch eine Anpassung an die erwünschte Kraftübertragung des Triebes ermöglicht ist.The double tension pulley can be designed in different ways. In certain embodiments, the double tensioning pulley is profiled or smooth on the belt contact surface. In another embodiment, one tensioning roller of the double tensioning roller can be profiled and the other tensioning roller of the double tensioning roller can be made smooth. Freedom in the design of the double tensioning pulley is achieved, which enables adaptation to the desired power transmission of the drive.

Die Spannvorrichtung in Form einer Doppelspannrolle ist je nach Triebausführung außen- oder innenliegend zu betreiben.The tensioning device in the form of a double tension pulley can be operated externally or internally, depending on the drive design.

Vorteilhaft ist es, wenn die ELASTIC-Riemen beider Triebe die gleiche Elastizität oder eine unterschiedliche Elastizität aufweisen. Hierdurch ist es ermöglicht, in Kombination mit der Bauanordnung der Triebe, dem Verstellweg der Spannvorrichtung die erwünschte Vorspannung im ersten und zweiten Trieb einzustellen.It is advantageous if the ELASTIC belts of both drives have the same elasticity or a different elasticity. This makes it possible, in combination with the structural arrangement of the drives, the adjustment path of the clamping device to set the desired pretension in the first and second drive.

Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden nun anhand der Zeichnung, die ein schematisches Ausführungsbeispiel darstellt, näher erläutert.Further features, advantages and details of the invention will now be explained in more detail with reference to the drawing, which shows a schematic embodiment.

Die 1 zeigt eine Ansicht eines erfindungsgemäßen riemengetriebenen Triebes 1 eines Verbrennungsmotors mit zwei Triebebenen. Der erste Trieb 2 in einer ersten Triebebene weist eine mit der Kurbelwelle (nicht dargestellt) verbundene Kurbelwellenscheibe 4, eine mit dem Generator (nicht dargestellt) verbundene Generatorscheibe 5 und eine mit dem Nebenaggregat, einem Klimakompressor (nicht dargestellt) verbundene Nebenaggregatscheibe 6 auf. Die Scheiben 4, 5, 6 sind über einen ersten ELASTIC-Riemen 7 miteinander verbunden. Der zweite Trieb 3 in einer zweiten Triebebene weist eine, mit einem weiteren Nebenaggregat, einer Wasserpumpe (nicht dargestellt) verbundene Wasserpumpenscheibe 8 auf, wobei die Wasserpumpenscheibe 8 des zweiten Triebes 3 über einen zweiten ELASTIC-Riemen 9 mit einer Doppelspannrolle 10 verbunden ist. Die Doppelspannrolle 10 spannt starr den ersten und den zweiten Trieb 2, 3, so dass beide Triebe 2, 3 über die gemeinsame Spannvorrichtung, über die Doppelspannrolle 10, gespannt sind. Für den zweiten Trieb 3 dient die Doppelspannrolle 10 als Antriebsscheibe, so dass die Einbindung einer weiteren Kurbelwellenscheibe in der zweiten Triebebene nicht erforderlich ist. Die beiden Triebe 2, 3 liegen in unterschiedlichen Triebebenen, wobei beide Triebebenen parallel zueinander angeordnet sind. Die ELASTIC-Riemen7, 9 sind mit bekannten Riemen baugleich, jedoch besitzen die ELASTIC-Riemen aufgrund ihrer speziellen Festigkeitsträger-Eigenschaften eine höhere Elastizität als die bekannten Riemen. Zudem wird der ELASTIC-Riemen mit einer bestimmten Länge gefertigt, aber mit einer größeren Länge auf dem Riementrieb eingesetzt, wodurch eine Vorspannung erreicht ist. In diesem Trieb weist der ELASTIC-Riemen 7 eine geringere Elastizität als der ELASTIC-Riemen 9 auf.The 1 shows a view of a belt-driven drive according to the invention 1 of an internal combustion engine with two drive levels. The first instinct 2 in a first drive plane has a crankshaft pulley connected to the crankshaft (not shown) 4th , a generator pulley connected to the generator (not shown) 5 and an auxiliary unit disk connected to the auxiliary unit, an air conditioning compressor (not shown) 6th on. The disks 4th , 5 , 6th are over a first ELASTIC belt 7th connected with each other. The second instinct 3rd in a second drive level has a water pump disk connected to a further auxiliary unit, a water pump (not shown) 8th on, with the water pump pulley 8th of the second instinct 3rd via a second ELASTIC belt 9 with a double tension pulley 10 connected is. The double tension pulley 10 rigidly tensions the first and second shoots 2 , 3rd so that both shoots 2 , 3rd via the common tensioning device, via the double tensioning pulley 10 are excited. For the second shoot 3rd the double tension pulley is used 10 as a drive pulley, so that the integration of a further crankshaft pulley in the second drive level is not necessary. The two shoots 2 , 3rd lie in different drive levels, with both drive levels being arranged parallel to each other. The ELASTIC belts7, 9 are identical to known belts, but the ELASTIC belts have a higher elasticity than the known belts due to their special strength support properties. In addition, the ELASTIC belt is manufactured with a certain length, but used with a greater length on the belt drive, which results in a pretensioning. This is where the ELASTIC belt shows 7th less elasticity than the ELASTIC belt 9 on.

Zum Auflegen der ELASTIC-Riemen 7, 9 ist die Doppelspannrolle 10 in einen Montageanschlag 11 zu bringen, in dem die ELASTIC-Riemen 7, 9 beider Triebe 2, 3 zwanglos aufzulegen sind. Der Trieb in Montageanschlag 11 ist durch die gestrichelte Linie dargestellt. Durch lineare Verschiebung entlang des Verstellweges 13 ist die Doppelspannrolle 10 in einem Endanschlag 12 zu fixieren. Die ELASTIC-Riemen 7, 9 sind, wenn sich die Doppelspannrolle 10 im Endanschlag 12 befindet, vorgespannt. Der Verstellweg 13 der Doppelspannrolle 10 ist für beide Riementriebe 2, 3 gleich.For putting on the ELASTIC straps 7th , 9 is the double tension pulley 10 in an assembly stop 11 to bring in the ELASTIC belt 7th , 9 of both drives 2 , 3rd are to hang up casually. The drive in assembly stop 11 is represented by the dashed line. By linear displacement along the adjustment path 13th is the double tension pulley 10 in an end stop 12th to fix. The ELASTIC belt 7th , 9 are when the double tension pulley 10 in the end stop 12th is preloaded. The adjustment path 13th the double tension pulley 10 is for both belt drives 2 , 3rd equal.

Aufgrund der unterschiedlichen Elastizitäten der eingesetzten ELASTIC-Riemen 7, 9 in Kombination mit der starren Doppelspannrolle 10 ist für beide Triebe 2, 3 gemäß ihrer Konstruktion die optimale Vorspannung eingestellt.Due to the different elasticities of the ELASTIC belts used 7th , 9 in combination with the rigid double tension pulley 10 is for both instincts 2 , 3rd set the optimal preload according to their construction

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11
RiementriebBelt drive
22
erster Triebfirst shoot
33
zweiter Triebsecond instinct
44th
KurbelwellenscheibeCrankshaft pulley
55
GeneratorscheibeGenerator pulley
66th
NebenaggregatscheibeAccessory disk
77th
ELASTIC-RiemenELASTIC belt
88th
NebenaggregatscheibeAccessory disk
99
ELASTIC-RiemenELASTIC belt
1010
DoppelspannrolleDouble tension pulley
1111
MontageanschlagAssembly stop
1212th
EndanschlagEnd stop
1313th
VerstellwegAdjustment path

Claims (5)

Riementrieb (1) eines Verbrennungsmotors mit einem ersten Trieb (2) in einer ersten Triebebene mit einer mit der Kurbelwelle verbundenen Kurbelwellenscheibe (4) und mit wenigstens einer mit einem Nebenaggregat verbundenen Nebenaggregatscheibe (6), wobei die Scheiben (4, 5, 6) über einen ersten Riemen (7) miteinander verbunden sind und mit einem zweiten Trieb (3) in einer zweiten Triebebene mit einem Riemen (9) sowie mit wenigstens einer, mit einem Nebenaggregat verbundenen Nebenaggregatscheibe (8) und einer Antriebsscheibe (10), wobei die Scheiben (8, 10) über den zweiten Riemen (9) miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsscheibe (10) als gemeinsame Spannvorrichtung für die Riemen (7, 9) beider Triebebenen in Form einer Doppelspannrolle ausgebildet ist, dass die Spannung beider Triebe über die Antriebsscheibe (10) starr erfolgt und dass beide Riemen (7, 9) durch Verschieben der als Spannvorrichtung ausgebildeten Antriebsscheibe (10) über einen Verstellweg (13) elastisch gedehnt sind.Belt drive (1) of an internal combustion engine with a first drive (2) in a first drive plane with a crankshaft pulley (4) connected to the crankshaft and with at least one auxiliary unit disk (6) connected to an auxiliary unit, the disks (4, 5, 6) are connected to one another via a first belt (7) and with a second drive (3) in a second drive plane with a belt (9) and with at least one auxiliary unit pulley (8) connected to an auxiliary unit and a drive pulley (10), the Pulleys (8, 10) are connected to one another via the second belt (9), characterized in that the drive pulley (10) is designed as a common tensioning device for the belts (7, 9) of both drive levels in the form of a double tension pulley that the tension of both Drive via the drive pulley (10) takes place rigidly and that both belts (7, 9) by moving the drive pulley (10) designed as a tensioning device over an adjustment path (13) are elastically stretched. Riementrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Verstellweg (13) der Spannvorrichtung linear oder rotatorisch ist.Belt drive after Claim 1 , characterized in that the adjustment path (13) of the clamping device is linear or rotary. Riementrieb nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verstellweg (13) des Spannsystems für beide Riementriebe (2, 3) gleich ist.Belt drive according to one or more of the preceding claims, characterized in that the adjustment path (13) of the tensioning system is the same for both belt drives (2, 3). Riementrieb nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Triebebene parallel zur ersten Triebebene angeordnet ist.Belt drive according to one or more of the preceding claims, characterized in that the second drive plane is arranged parallel to the first drive plane. Riementrieb nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Riemen (7, 9) beider Triebe (2, 3) eine unterschiedliche Elastizität aufweisen.Belt drive according to one or more of the preceding claims, characterized in that the belts (7, 9) of both drives (2, 3) have different elasticities.
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