DE102010024027A1

DE102010024027A1 - Zugmitteltrieb mit einer ausschließlich mechanisch ausgelenkten und über mechanische Reibung gedämpften Spannmaschine

Info

Publication number: DE102010024027A1
Application number: DE201010024027
Authority: DE
Inventors: Roman Kern; Christian Hartmann; Rainer Pflug
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2010-06-16
Filing date: 2010-06-16
Publication date: 2011-12-22

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Zugmitteltrieb (1) mit einem Zugmittel (2), das zumindest ein Antriebsrad (3) mit einem Abtriebsrad (4) verbindet, mit einer um einen Spannschienendrehpunkt (9) schwenkbar gelagerten Spannschiene (7), die kraftübertragend auf das Zugmittel (2) einwirkt und mit zumindest einer Spannfeder (10), die zum Auslenken der Spannschiene (7) an dieser angreift, wobei die Spannfeder (10) so mit der Spannschiene (7) in Wirkzusammenhang steht, dass bei einer Bewegung der Spannschiene (7) um den Spannschienendrehpunkt (9) Reibung zwischen der Spannfeder (10) und der Spannschiene (7) auftritt.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft einen Zugmitteltrieb mit einem Zugmittel, das zumindest ein Antriebsrad mit einem Abtriebsrad verbindet, mit einer um einen Spannschienendrehpunkt schwenkbar gelagerten Spannschiene, die kraftübertragend auf das Zugmittel einwirkt und mit zumindest einer Spannfeder, die zum Auslenken der Spannschiene an dieser angreift.
Solche Zugmitteltriebe werden in Kraftfahrzeugen eingesetzt. Diese Kraftfahrzeuge weisen dabei Verbrennungskraftmaschinen auf, an denen der Zugmitteltrieb, etwa als Steuertrieb, eingesetzt ist. Solche Steuertriebe werden dann bei Pkws oder Lkws verwendet, aber auch in anderen Fahrzeugen, wie wasser- oder luft- oder schienengebundenen Fahrzeugen.
Der Zugmitteltrieb weist dabei ein Zugmittel auf, das in der Regel als Kette oder als Riemen ausgebildet ist. Das Zugmittel gleitet dabei über die Spannschiene, welche das Zugmittel spannend auslenkt. Die Kraft zum Auslenken der Spannschiene wird dabei im Regelfall durch ein hydraulisches Element, wie eine hydraulische Spannvorrichtung mit einem ausfahrbaren Kolben hervorgerufen, oder durch eine mechanisch wirkende Einrichtung, wie eine Feder oder ein ähnliches elastisches Element.
Bei den hydraulischen Varianten wird in einem Spanner die Ölversorgung des Motors genutzt, um Druck in einem Zylinder aufzubauen, um den Kolben in Richtung der Spannschiene aus dem Zylinder auszufahren.
Da in einigen Betriebszuständen der Verbrennungskraftmaschine, etwa beim Start, nach langem Stillstand oder bei extremen Temperaturen Vibrationen und Schläge auf das Zugmittel übertragen werden, besteht Bedarf am Vorhalten einer Dämpfung des Zugmitteltriebes. Diesbezüglich nutzen hydraulisch dämpfende Spannsysteme das zwischen dem Spannkolben und dem Spannzylinder vorhandene Hydraulikmittel, wie etwa Motoröl. Dieses Hydraulikmittel wirkt dann dämpfend.
Allerdings weisen hydraulisch dämpfende Spannsysteme einige Nachteile auf. So muss eine Ölpumpe den Ölbedarf des Spanners decken. Dies ist erst möglich, nachdem ein Druckaufbau in einer Öl führenden Ölgalerie erreicht wurde, was nach einem Motorstart geraume Zeit in Anspruch nimmt. Auch ist die Funktion eines hydraulisch agierenden Spanners von der Viskosität des Motoröls abhängig. Das resultiert darin, dass kurz nach einem Motorstart oftmals keine ausreichende Kontrolle des Zugmittels erreichbar ist. Auch haben bestehende Ölsysteme oft den Nachteil, dass sie wenig flexibel verbaubar sind. Dies liegt u. a. an einer zu erreichenden, vorbestimmten Einbaulage, die durch eine Spannerentlüftung vorgegeben ist.
Es bestand daher schon länger das Bedürfnis, mit rein mechanisch agierenden Spannern auszukommen und Zugmitteltriebe mit ausschließlich mechanisch agierenden Komponenten auszubilden. Solche mechanisch agierenden Zugmitteltriebe sind beispielsweise aus der DE 10 2007 028 191 A1 , der DE 10 2006 033 125 A1 , der DE 20 2005 001 760 A1 und der DE 10356268 A1 bekannt. Dort werden die zur Auslenkung eines Zugmittels erforderlichen Kräfte überwiegend oder ausschließlich mechanisch zur Verfügung gestellt. Allerdings ist keine oder nur eine unzureichende Dämpfung möglich.
Die DE 10 2008 01 515 A1 offenbart allerdings eine Führungsschiene mit einer integrierten Dämpfungseinrichtung, bei der ein biegeelastischer Gleitkörper durch ein Federelement in Richtung des Lasttrums ausgelenkt wird. Dabei werden entweder Schwenkfedern, Bogenfedern oder Blattfedern eingesetzt. Zusätzlich dazu wird auch eine konventionelle mechanisch auslenkbare, aber ungedämpfte Spannschiene eingesetzt.
Auch die DE 10 2005 036 206 A1 offenbart einen Zugmitteltrieb, insbesondere einen Steuertrieb einer Verbrennungskraftmaschine mit einem ein Antriebsrad und mindestens ein Abtriebsrad formschlüssig verbindenden endlosen Zugmittel, an dessen Umfang zumindest eine druckmittelbetätigte Spannvorrichtung, aber auch eine Führungsschiene mit einem Tragkörper und einem zugmittelseitig auf dem Tragkörper befestigten Gleitbelagkörper angeordnet sind. Zur Vermeidung einer unzulässigen Entspannung des Zugmittels, insbesondere bei einem Motorstart nach einer längeren Betriebspause, ist in dieser Offenlegungsschrift die Führungsschiene zumindest teilweise normal zu dem Zugmittel stellbeweglich ausgebildet, von mindestens einem Federelement in Richtung auf das Zugmittel mit Stellkraft beaufschlagt und zumindest mit einem äußeren Anschlag zur Begrenzung einer von dem Zugmittel weg gerichteten Stellbewegung versehen. Dazu weist die Führungsschiene eine Ausnehmung auf, in der ein Lagerzapfen positioniert ist und sich über eine Feder an der Führungsschiene abstützt. Während diese Führungsschiene um einen Drehpunkt schwenkbar ist, aber kein Dämpfungsmittel aufweist, ist in einer anderen Ausführungsform eine Führungsschiene an zwei Punkten starr am Gehäuse fest angebracht. In dieser Ausführungsform wird ein relativ zur Führungsschiene beweglicher Gleitbelag durch eine Blattfeder ausgelenkt.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung die Nachteile aus dem Stand der Technik zu vermeiden und einen Zugmitteltrieb zur Verfügung zu stellen, der ausschließlich mit mechanischen Elementen auskommt, auf eine hydraulische Druckerzeugung verzichtet, aber eine effiziente Dämpfung gewährleistet.
Offenbarung der Erfindung
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Spannfeder so mit der Spannschiene in Wirkzusammenhang steht, dass bei einer Bewegung der Spannschiene um den Spannschienendrehpunkt Reibung zwischen der Spannfeder und der Spannschiene auftritt.
Auf diese Weise kann die Nutzung des Motoröls für das Auslenken der Spannschiene unterbleiben und auf einfache mechanische Bauteile zurückgegriffen werden. Gleichzeitig ist auch eine Dämpfung vorgehalten, die einfach und effizient ist.
Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beansprucht und werden nachfolgend näher erläutert.
Es ist von Vorteil, wenn die Spannfeder in einer sich in Längsrichtung der Spannschiene erstreckenden Ausnehmung der Spannschiene befindlich ist. Auf diese Weise steht eine ausreichend großer Abschnitt der Spannfeder in Wirkkontakt, nämlich in Anlage mit der Spannschiene. Die zwischen der Spannfeder und der Spannschiene vorhandene Reibfläche ist ausreichend groß, so dass entsprechend große Reibkräfte resultieren können. Durch eine geschickte Wahl der Materialien von Spannschiene und Spannfeder lässt sich der Verschleiß zwischen den beiden Komponenten reduzieren und/oder Einfluss auf das Dämpfungsverhalten nehmen.
Wenn die Ausnehmung als Nut ausgebildet ist, die auf zumindest zwei Seiten von die Spannfeder führenden Flanschabschnitten der Spannschiene umgeben ist und mit denen die Spannfeder in Anlage befindlich ist, so findet ein symmetrisches Kraftübertragen von der Spannschiene auf die Feder während des Dämpfens statt. Es ist auch von Vorteil, wenn die Ausnehmung als Loch in der Spannschiene ausgebildet ist, wobei das Loch begrenzende Wände aufweist, die entlang der Längserstreckung der Spannschiene eine konstante Dicke aufweisen. Auch eine Transportsicherung lässt sich dann einfach gewährleisten, bis der Zugmitteltrieb in Einsatz gelangt. Ferner werden Schwachstellen in der Spannschiene vermieden, was die Lebensdauer erhöht.
Besonders kostengünstig lässt sich die Spannfeder ausgestalten, wenn sie eine Wellenblechfeder ist.
Es ist ferner von Vorteil, wenn die Spannfeder um einen Federdrehpunkt schwenkbar gelagert ist. Dieser Federdrehpunkt kann von dem Spannschienendrehpunkt beabstandet sein. Dadurch erfolgt bei einer Drehbewegung der Spannschiene um ihren Spannschienendrehpunkt auch eine Relativbewegung der Spannfeder zur Spannschiene.
Um einen Ausgleich für die Längung des Zugmittels über die Lebensdauer des Zugmitteltriebes vorzuhalten, ist es von Vorteil, wenn eine Nachstelleinrichtung mitumfasst ist, die so ausgebildet ist. dass durch diese der Federdrehpunkt und/oder der Spannschienendrehpunkt verschiebbar ist/sind.
Wenn die Nachstelleinrichtung einen Drehnocken umfasst, der ein den Federdrehpunkt und/oder den Spannschienendrehpunkt beherbergendes Aufnahmeelement, wie eine konkave Führungsoberfläche oder einen Zapfen aufweist, wobei ferne eine Drehfeder umfasst ist, mittels der der Drehnocken schwenkbar ist, so lässt sich eine auf die Bedürfnisse des speziellen Zugmitteltriebes abgestimmte Bewegungskinematik realisieren.
Auch ist es von Vorteil, wenn die Nachstelleinrichtung eine Rückholblockierung zum Verhindern des Wegschwenkens der Spannschiene von dem Zugmittel umfasst. Die Rückholblockierung verhindert dann, dass selbst bei vorhandener Dämpfung ein zu großes Auslenken der Spannschiene vom Lasttrum weg durch das Lostrum erfolgt. Die Dämpfung lässt sich dann vergrößern, wenn eine Zusatzfeder so auf die Spannfeder einwirkt, dass die Pressung zwischen der Spannschiene und der Spannfeder im Bereich eines Reibkontaktes vergrößert ist. Dabei ist es ferner von Vorteil, wenn die Zusatzfeder senkrecht auf einer Ebene durch den Reibkontakt steht, da dann die Normalkräfte, welche auf die Spannfeder wirken, genau erhöhbar sind, was in einer genau dosierbaren Dämpfungserhöhung resultiert.
Weiter ist es von Vorteil, wenn ferner die Zusatzfeder etwa mittig der Spannschiene auf die Spannfeder einwirkt. Die Positionierbarkeit lässt sich dann vereinfachen und die resultierenden Kräfte einfacher bestimmen.
Wenn die Spannschiene auf das Lostrum des Zugmittels einwirkt und eine drehfest angebrachte Führungsschiene am Lasttrum des Zugmittels vorhanden ist, so wird die Führung des Zugmittels verbessert.
Auch ist es von Vorteil, wenn die Flanschabschnitte Durchgangsöffnungen aufweisen, da die beim Dämpfen auftretende Wärme so einfacher abgebaut werden kann und die Spannschiene leichter wird. Von Vorteil ist ferner, wenn die Durchgangsöffnungen in dem einen Flanschabschnitt versetzt zu den Durchgangsöffnungen des anderen Flanschabschnittes sind. Das bei der Herstellung der vorzugsweise aus Polyamid gefertigten Spannschiene genutzte Werkzeug lässt sich dann einfacher gestalten, so dass in einem Urformprozess die Spannschiene einfach aus dem Werkzeug entnehmbar ist.
Wenn die Ausnehmung einer der Spannschienenform folgende Form aufweist, also die Spannschiene grundsätzlich symmetrisch um einen hohlen Kern aufgebaut ist, so ist ein besonders positiver Bewegungsablauf der Spannschiene beim Zusammenwirken mit der Spannfeder erzielbar.
Die Erfindung wird nachfolgend mit Hilfe einer Zeichnung näher erläutert. So zeigt die einzige Figur, nämlich die
1, einen Zugmitteltrieb in einer Seitenansicht.
Die Figur ist lediglich schematischer Natur und dient ausschließlich dem Verständnis der Erfindung.
In der 1 ist ein Zugmitteltrieb 1 für eine Verbrennungskraftmaschine dargestellt. Der Zugmitteltrieb 1 umfasst ein Zugmittel 2, das hier zwischen einem Antriebsrad 3 und zwei Abtriebsrädern 4 angeordnet ist. Das Zugmittel 2 umschlingt dabei das Antriebsrad 3 und die Abtriebsräder 4 zumindest teilweise. Im vorliegenden Ausführungsfall ist das Zugmittel 2 als Kette ausgebildet und greift formschlüssig in das Antriebsrad 3 und die Abtriebsräder 4 ein.
Das Zugmittel 2 weist ein Lostrum 5 und ein Lasttrum 6 auf. Am Lostrum 5 greift eine Spannschiene 7 an. Am Lasttrum 6 greift eine Führungsschiene 8 an. Es ist möglich, dass sowohl die Spannschiene 7 als auch die Führungsschiene 8 einen Gleitbelag aufweist, insbesondere solch einen, der auf die entsprechende Schiene aufclipsbar ist. Das Zugmittel gleitet dann über diesen Gleitbelag.
Die Spannschiene 7 ist dabei um einen Spannschienendrehpunkt 9 schwenkbar angeordnet. Zu diesem Zweck ist ein gehäusefester oder motorblockfester Zapfen im Bereich des Spannschienendrehpunktes 9 in der Spannschiene 7 angeordnet. Der Zapfen ist dabei in einer spannschienenfesten Buchse oder Hülse befindlich. Die Spannschiene 7 kann sich um den Zapfen drehen.
Eine Spannfeder 10 greift an der Spannschiene 7 an. Dabei greift die Spannfeder 10 auf der dem Zugmittel 2 abgewandten Seite der Spannschiene 7 an dieser an.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Spannfeder 10 in einem Loch 11 in der Spannschiene 7 angeordnet. Das Loch 11 folgt der Kontur der Spannschiene 7, so dass eine konstante Wandstärke über die Länge der Spannschiene von 1 bis 1,5 mm vorhanden ist. Die Spannschiene 7 bildet dabei das Loch 11 so aus, dass es auch auf der dem Zugmittel 2 abgewandten Seite geschlossen ausgestaltet ist. Lediglich in einer parallel zur Bildebene vorhandenen Fläche der Spannschiene 7, nämlich im Bereich von Flanschabschnitten 12 sind Durchbrüche oder Durchgangsöffnungen 13 vorgesehen. Die Spannfeder 10 ist als Wellblechfeder ausgebildet, deren sogenannten Bäuche 14 in Anlage mit der Innenfläche des Lochs 11 der Spannschiene 7 befindlich sind. Aufgrund der Spannkraft der Wellblechfeder spreizt diese sich in das Loch 11 hinein, wodurch ausreichend große Presskräfte zwischen der Spannfeder 10 und der Spannschiene 7 auftreten, die bei Auslenkung der Spannschiene 7 um den Drehpunkt 9 zu einer mechanischen Reibung zwischen den beiden Elementen führt. Dies resultiert in einer Dämpfung einer Bewegung der Spannschiene 7 von der Führungsschiene 8 weg.
Die aus Kunststoff gefertigte Spannschiene 7, beispielsweise aus Polyamid mit einer Glasfaserverstärkung, ist in einem Werkzeug urformbar, das entsprechend alternierende Zapfen aufweist. Das Werkzeug ist dann zweiteilbar, um die gefertigte Spannschiene entnehmen zu können.
In dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel ist ein Federdrephunkt 15, um den die Spannfeder 10 schwenkbar ist, über eine Nachstelleinrichtung 16 verstellbar. Die Nachstelleinrichtung 16 umfasst dabei beispielsweise einen Drehnocken 17 und eine Drehfeder 18. Die Drehfeder 18 lenkt dabei den Drehnocken 17 bei einer Längung des Zugmittels 2 entsprechend aus. Der Drehnocken 17 dreht sich um einen Drehnockendrehpunkt 19.
Die Spannfeder 10 stützt sich dabei auf eine kulissenartig ausgeformten Oberfläche 20 des Drehnockens 17 ab. Diese Oberfläche 20 ist konkav ausgestaltet.
Eine nicht dargestellte Zusatzfeder kann vorgesehen sein, um auf die Spannfeder 10 zu drücken und die Pressung zwischen der Spannfeder 10 und der Spannschiene 7 zu erhöhen.
Ferner ist es möglich, eine zusätzliche Nachstelleinrichtung 16 auch für den Spannscheinendrehpunkt 9 vorzusehen.
In der Nachstelleinrichtung 16 ist auch eine Rückholblockierung einsetzbar. Diese Rückholblockierung, die beispielsweise einen Freilauf, Rastungen und ähnliche Bauteile enthalten kann und auch wiederum Federkraft nutzen kann, verhindert dabei eine zu große Bewegung des Lostrums vom Lasttrum weg.
Die Funktionsweise der Erfindung wird nachfolgend kurz erläutert.
So ermöglicht und bewirkt die Spannfeder 10, dass die Spannschiene 7 um den Spannschienendrehpunkt 9 auf das Lostrum 5 des Zugmittels 2 gedreht wird. Bei zunehmender Bewegung dreht sich die Spannschiene 7 um den Spannschienendrehpunkt 9 und die Spannfeder 10 um den Federdrehpunkt 15. Bewegt sich nun aufgrund eines Stoßes die Spannschiene 7 von dem Lasttrum 6 weg, etwa wenn das Lostrum 5 die Spannschiene 7 auslenkt, so gleitet die Spannscheine 7 über die Spannfeder 10. Die Spannfeder 10 taucht dann in das Loch 11 der Spannschiene 7 tiefer ein. Dabei entsteht mechanische Reibung zwischen der Spannfeder 10 und der Spannschiene 7, insbesondere im Bereich der Bäuche 14 der Spannfeder 10. Dies resultiert in einer Dämpfung der auftretenden Bewegung der Spannschiene 7 um den Spannschienendrehpunkt 9.
Durch das Vorhalten des Abstützens der Spannfeder 10 auf der Oberfläche 20 des Drehnockens 17, bleibt eine Drehpunktverschiebung des Federdrehpunktes 15 möglich. Dadurch können Längungen des Zugmittels im Laufe des Betriebs ausgeglichen werden.
Bezugszeichenliste

1: Zugmitteltrieb
2: Zugmittel
3: Antriebsrad
4: Abtriebsrad
5: Lostrum
6: Lasttrum
7: Spannschiene
8: Führungsschiene
9: Spannschienendrehpunkt
10: Spannfeder
11: Loch
12: Flanschabschnitt
13: Durchgangsöffnung
14: Bauch
15: Federdrehpunkt
16: Nachstelleinrichtung
17: Drehnocken
18: Drehfeder
19: Drehnockendrehpunkt
20: Oberfläche

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102007028191 A1 [0007]
DE 102006033125 A1 [0007]
DE 202005001760 A1 [0007]
DE 10356268 A1 [0007]
DE 10200801515 A1 [0008]
DE 102005036206 A1 [0009]

Claims

Zugmitteltrieb (1) mit einem Zugmittel (2), das zumindest ein Antriebsrad (3) mit einem Abtriebsrad (4) verbindet, mit einer um einen Spannschienendrehpunkt (9) schwenkbar gelagerten Spannschiene (7), die kraftübertragend auf das Zugmittel (2) einwirkt und mit zumindest einer Spannfeder (10), die zum Auslenken der Spannschiene (7) an dieser angreift, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannfeder (10) so mit der Spannschiene (7) in Wirkzusammenhang steht, dass bei einer Bewegung der Spannschiene (7) um den Spannschienendrehpunkt (9) Reibung zwischen der Spannfeder (10) und der Spannschiene (7) auftritt.
Zugmitteltrieb (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannfeder (10) in einer sich in Längsrichtung der Spannschiene (7) erstreckenden Ausnehmung der Spannschiene befindlich ist.
Zugmitteltrieb (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung als Nut ausgebildet ist, die auf zumindest zwei Seiten von Flanschabschnitten (12) der Spannschiene (7) umgeben ist, mit denen die Spannfeder (10) in Anlage befindlich ist.
Zugmitteltrieb (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung als Loch (11) in der Spannschiene (7) ausgebildet ist, wobei das Loch (11) begrenzende Wände aufweist, die entlang der Längsersteckung der Spannschiene eine konstante Dicke aufweisen.
Zugmitteltrieb (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannfeder (10) eine Wellblechfeder ist.
Zugmitteltrieb (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannfeder (10) um einen Federdrehpunkt (15) schwenkbar gelagert ist.
Zugmitteltrieb (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Nachstelleinrichtung (16) zum Ausgleich einer Längung des Zugmittels (1) mitumfasst ist, die so ausgebildet ist, dass durch diese der Federdrehpunkt (15) und/oder der Spannschienendrehpunkt (9) verschiebbar ist/sind.
Zugmitteltrieb (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Nachstelleinrichtung (16) einen Drehnocken (17) umfasst, der ein den Federdrehpunkt (15) und/oder den Spannschienendrehpunkt (9) beherbergendes Aufnahmeelement, wie eine konkave Führungsoberfläche (20) oder einen Zapfen aufweist, wobei ferner eine Drehfeder (18) umfasst ist, mittels der der Drehnocken (17) schwenkbar ist.
Zugmitteltrieb (1) nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Nachstelleinrichtung (16) eine Rückholblockierung zum Verhindern des Wegschwenkens der Spannschiene (7) von dem Zugmittel (2) umfasst.
Zugmitteltrieb (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Zusatzfeder so auf die Spannfeder (10) einwirkt, dass die Pressung zwischen der Spannschiene (7) und der Spannfeder (10) im Bereich eines Reibkontaktes vergrößert ist.