DE102011081880A1

DE102011081880A1 - Tragkörper in einer Hybridbauweise für eine Spannvorrichtung

Info

Publication number: DE102011081880A1
Application number: DE201110081880
Authority: DE
Inventors: Christopher Krawietz; Lajos Farkas; Klaudyna Dominik; Yvonne Guckel
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2011-08-31
Filing date: 2011-08-31
Publication date: 2013-02-28
Also published as: BR102012021737A2; CN102966710A

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Spannvorrichtung (2) eines Zugmitteltriebs einer Brennkraftmaschine, die einen schwenkbaren, über einen Gleitbelag (3) an einem Zugmittel abgestützten Tragkörper (1) einschließt, der mittels einer federbeaufschlagten Keilvorrichtung verstellbar ist. Der in einer Hybridbauweise gestaltete Tragkörper (1) umfasst zumindest zwei Komponenten, ein eine Aufnahmebohrung (9) einschließendes Basisteil (6) sowie ein mit dem Gleitbelag (3) und der Keilvorrichtung verbundenes Funktionsteil (7). Die separaten Komponenten des Tragkörpers (1) sind aus übereinstimmenden oder voneinander abweichenden Werkstoffen hergestellt und zu einer Baueinheit zusammengefügt.

Description

Die Erfindung betrifft eine für Zugmitteltriebe einer Brennkraftmaschine bestimmte Spannvorrichtung, die einen schwenkbaren, über einen Gleitbelag an einem Zugmittel abgestützten Tragkörper umfasst, der mittels einer kraftbeaufschlagten Keilvorrichtung verstellbar ist.
Mit einer Spannvorrichtung wird ein Zugmittel, wie ein Riemen oder eine Kette vorgespannt bzw. eine Mindestvorspannung des Zugmittels im Betriebszustand des Zugmitteltriebs aufrechterhalten. Die Spannvorrichtung umfasst einen auch als Spannschiene zu bezeichnenden, aus Metall oder Kunststoff hergestellten, schwenkbaren Tragkörper, auf dem als separates Bauteil ein Gleitbelag befestigt ist. Im Betriebszustand steht der Tragkörper über den Gleitbelag mit dem Zugmittel in einer Wirkverbindung. Bekannt sind mit der Öldruckversorgung der Brennkraftmaschine über eine Leitung oder Bohrung verbundene, hydraulische wirkende Spannvorrichtungen, bei denen mittels eines druckölbelasteten Kolbens eine Spannkraft erzeugt wird, die bevorzugt den Tragkörper unmittelbar beaufschlagt.
Eine Spannvorrichtung ohne Eingriff in die Öldruckversorgung der Brennkraftmaschine ist aus der DE 1 625 139 bekannt. Der Aufbau sieht dazu einen schwenkbaren, mittelbar von einem Federmittel kraftbeaufschlagten Spannarm oder Tragkörper vor, der einen Spanndruck auf das Zugmittel ausübt. Dazu beaufschlagt das Federmittel einen zwischen einer schiefen Ebene einer ortsfesten Vorrichtung und dem schwenkbaren Tragkörper eingesetzten, verschiebbaren Keil in eine die Vorspannung des Zugmittels steigernde Richtung. Gemäß der DE 10 2008 051 43 A1 ist an dem einteiligen, schwenkbar positionierten Tragkörper auf der von dem Gleitbelag abgewandten Seite ein Klemmstück an einer mit Rastrampen bestückten schiefen Ebene und gegenseitig an einer ortsfesten Stützfläche geführt. Eine zwischen dem Klemmstück und dem Tragkörper eingesetzte Druckfeder beaufschlagt das Klemmstück in eine Richtung, die ein Verschwenken des Tragkörpers zwecks erhöhter Vorspannung des Zugmittels auslöst.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Tragkörper der eingangs genannten Bauart anzugeben, dessen Aufbau eine große Variabilität ermöglicht und der gleichzeitig kostengünstig herstellbar ist.
Diese Problemstellung wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Gemäß der Erfindung ist ein in einer Hybridbauweise gestalteter Tragkörper vorgesehen, der zumindest zwei zusammengefügte Komponenten einschließt. Der Aufbau des auch als ITCB (Integrated Tensioner Chain Blade) zu bezeichnenden Tragkörpers umfasst ein Basisteil, das mit einer Aufnahme eine ortsfeste Drehachse umschließt, das mit einem als Schienenelement ausgebildeten Funktionsteil verbunden ist, an dem bevorzugt ein Gleitbelag fixiert ist. Der gemeinsam mit einer Keilvorrichtung eine Keilspannvorrichtung bildende Tragkörper umfasst zwei separate Bauteile, das Basisteil und das Funktionsteil, die aus übereinstimmenden oder unterschiedlichen Werkstoffen hergestellt zu einer Baueinheit zusammengefügt sind.
Der Erfindung liegt die Überlegung zugrunde, Tragkörperkonzepte anzubieten, mit denen unter Verwendung standardisierter Bauteile eine Vielzahl unterschiedlicher Tragkörperkonfigurationen darstellbar ist. Die Variation erfolgt bei dem erfindungsgemäßen Konzept bevorzugt über anwendungsspezifisch, individuell auf den jeweiligen Anwendungsfall ausgelegte Funktionsteile, die mit einem standardisierten Basisteil kombinierbar sind. Bevorzugt sind dabei eine Fügezone bildende Befestigungsabschnitte von dem Basisteil und dem Funktionsteil übereinstimmend ausgeführt, wenngleich die Geometrie der jeweiligen Bauteile, beispielsweise die Länge des Funktionsteils, variiert. Dieser Aufbau gewährleistet eine optimale Auslegung des Tragkörpers an unterschiedliche Einbausituationen, wobei durch die Verwendung bestehender Komponenten die Erstehungskosten reduziert werden können.
Bisher wurde für jeden spezifischen Anwendungsfall ein gesonderter Tragkörper konzipiert, der in seiner Geometrie den Gegebenheiten des jeweiligen Zugmitteltriebs angepasst wurde. Zwangsläufig ist damit ein aufwendiger Werkzeugbau verbunden, da jede Tragkörperform ein separates Werkzeug erfordert. Dies verteuert die Gestehungskosten derartiger Tragkörper wie auch die Lagerhaltung, da eine Vielzahl unterschiedlicher Bauteile vorgehalten werden muss.
Abweichend dazu ermöglicht das erfindungsgemäße Konstruktionskonzept eine beliebige Kombination von unterschiedlich ausgeführten Komponenten, um einen Tragkörper zu schaffen, bei dem durch die spezielle Ausgestaltung, die Geometrie sowie die Werkstoffauswahl die einzelnen Komponenten an die jeweilige Anforderung angepasst sind. Vorteilhaft ist erfindungsgemäß eine beliebige, quasi baukastenähnliche Zusammenstellung, beispielsweise zwischen einem standardisiertem Basisteil und einem individuell konzipierten Funktionsteil möglich. Das erfindungsgemäße Konzept ermöglicht eine große kostengünstig realisierbare Variabilität des Tragkörpers hinsichtlich einer Anpassung an unterschiedliche Zugmitteltriebe bzw. Anwendungen. Weiterhin wird ein Tragkörperaufbau für spezielle Funktionsbereiche bzw. signifikante Merkmale zur Optimierung einer Keilspannvorrichtung bereitgestellt, der kostenoptimiert und auch für Großserien einsetzbar ist.
Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, als Basisteil ein spangebend oder als ein Guss-, Sinter- oder Schmiedeteil ausgeführtes Bauteil aus Metall zu verwenden, an dem sich ein spanlos hergestelltes, als ein Blechbiegeteil ausgeführtes Funktionsteil aus Stahlblech anschließt. Alternativ dazu bietet es sich an, das Basisteil des Tragkörpers aus Kunststoff, beispielsweise aus Polyamid 66 oder Polyamid 66 mit Glasfaser herzustellen, so dass eine hohe Festigkeit und ein geringes Gewicht gegeben sind. Das Funktionsteil aus Stahlblech kann zur Gewichtsreduzierung in Seitenwandungen lokale Aussparungen einschließen. Die Komponenten des Tragkörpers, das Basisteil sowie das Funktionsteil sind zu einer Baueinheit, vorzugsweise formschlüssig zusammengefügt. Beispielsweise bildet das Basisteil einen Einsteckbereich, der in eine komplementär ausgestaltete Aufnahme des Funktionsteils eingreift. Zur sicheren Fixierung sind die Komponenten des Tragkörpers im Bereich einer Überlappung stoff- und/oder kraftschlüssig lagefixiert. Alternativ dazu bietet sich an, das Basisteil mit dem Funktionsteil mittels einer Nietung zu verbinden.
Ferner kann durch den mehrteiligen Aufbau ein Tragkörper mit einer gekrümmten Kontur gestaltet werden. Insbesondere mit einem geneigten oder gekrümmten Verlauf des Basisteils in Verbindung eines geradlinig oder ebenfalls gekrümmten Funktionsteils kann der Tragkörper vorteilhaft an die jeweilige Einbausituation optimal angepasst werden. Außerdem bietet eine derartige Gestaltung des Tragkörpers die Möglichkeit, die Funktion der Keilspannvorrichtung zu verbessern.
Das bevorzugt als ein Blechbiegeteil ausgeführte Funktionsteil bildet vorteilhaft auf der von dem Gleitbelag abgewandten Seite ein weitestgehend U-förmig gestaltetes Profil. Zur Erreichung einer ausreichenden Stabilität dieses Querschnittprofils einerseits und einer guten Verformbarkeit andererseits ist ein Blechwerkstoff mit einer Stärke von ≤ 1,00 mm vorgesehen. Das U-Profil des auch als Schienenelement zu bezeichnenden Funktionsteils ist zur mittelbaren oder unmittelbaren Aufnahme eines verstellbaren Klemmstücks bestimmt, das im Betriebszustand an einer ortsfest positionierten Kontaktfläche abgestützt ist, zur Bildung einer Keilvorrichtung. Zur mittelbaren Anordnung eignet sich ein dem U-Profil zugeordnetes, an dem Funktionsteil fixiertes Führungselement, auf dem das Klemmstück verschiebbar ist. Alternativ dazu kann das Klemmstück unmittelbar in dem U-förmig gestalteten Profil des Funktionsteils längsverschiebbar eingesetzt werden. Weiterhin dient das U-förmige Profil des Funktionsteils zur Aufnahme zumindest eines das Klemmstück beaufschlagenden Federmittels. Zwecks Positionierung des Klemmstücks in einer gewünschten Neutral- oder Ausgangsstellung bietet es sich an, das Klemmstück beidseitig von einem Federmittel, insbesondere von Druckfedern zu beaufschlagen.
Eine Verschiebung des Klemmmittels erfolgt dabei mittels eines weiteren Federmittels, das die Federkraft einer Druckfeder übertrifft.
Weiter wird vorgeschlagen, dass das Profil des Funktionsteils zwei gegenüberstehende Wandungen aufweist, und an einer der Wandungen eine in Richtung der jeweils anderen Wandung vorstehende Zunge vorgesehen ist, an der sich das Federmittel abstützt. Durch die Zunge wird eine Abstützfläche geschaffen, welche zwischen den Wandungen angeordnet ist, so dass die Abstützkraft des Federmittels möglichst zentrisch in das Profil und bevorzugt parallel zu dem Profil bzw. den Wandungen eingeleitet wird. Sofern dies erforderlich ist, kann sich die Zunge auch zusätzlich an der gegenüberliegenden Wandung abstützen.
Sofern das Federmittel durch eine Schraubenfeder gebildet ist, kann die Zunge einen in Richtung der Längsachse der Schraubenfeder gerichteten Endabschnitt aufweisen, welcher in die Schraubenfeder hineinragt. Durch den in die Schraubenfeder hineinragenden Endabschnitt kann die Schraubenfeder zusätzlich gegen seitliches Abrutschen oder Ausknicken gesichert werden. Außerdem kann der Endabschnitt bei einer entsprechenden Länge als Führung für die Schraubenfeder und als Anschlag für das Klemmstück genutzt werden.
Der Gleitbelag des Tragkörpers ist bevorzugt an dem Funktionsteil lagefixiert. Zur formschlüssigen Befestigung eignet sich eine Schnappverbindung, wozu Sicherungshaken des Gleitbelags in außenseitige Ausnehmungen oder Nuten des Funktionsteils verrasten. Alternativ dazu kann sich der Gleitbelag über die gesamte Außenseite des Basisteils und des Funktionsteils erstrecken und ergänzend zu einer Schnappverbindung stoffschlüssig, insbesondere mittels einer Klebung befestigt werden.
Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnungen verwiesen, in denen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung vereinfacht dargestellt ist. Es zeigen:
1 eine Spannvorrichtung mit erfindungsgemäßem Tragkörper in einer Perspektive;
2 den Tragkörper gemäß der Erfindung in einer Einzelteilzeichnung;
3 ein Querschnittprofil von dem Funktionsteil des Tragkörpers; und
4 ein vergrößerter Ausschnitt der Spannvorrichtung mit Klemmstück.
In 1 ist mit 1 ein Tragkörper bezeichnet, der Bestandteil einer Spannvorrichtung 2 ist, mit der ein in 1 nicht dargestelltes Zugmittel eines Zugmitteltriebs vorgespannt werden kann. Im Betriebszustand steht der Tragkörper 1 über einen Gleitbelag 3 mit dem Zugmittel in einer Wirkverbindung. Der den Tragkörper 1 außenseitig umgreifende Gleitbelag 3 ist am Tragkörper 1 mittels Sicherungshaken 4 befestigt, die in entsprechende Ausnehmungen 5 von Seitenwandungen des Tragkörpers 1 verrasten. Der Tragkörper 1 wird aus zwei Komponenten, einem Basisteil 6 und einem Funktionsteil 7 gebildet, die im Bereich einer Fügezone 8 verbunden und bevorzugt mittels einer stoffschlüssigen Verbindung lagefixiert sind. Das gekrümmt gestaltete Basisteil 6 weist eine Aufnahmebohrung 9 auf, in die im eingebauten Zustand eine nicht abgebildete ortsfeste Drehachse eingreift, um die der Tragkörper 1 und folglich die Spannvorrichtung 2 schwenkbar ist. Als Funktionsteil 7 ist ein weitestgehend geradlinig ausgerichtetes oder gekrümmt gestaltetes, auch als Schienenelement zu bezeichnendes Blechumformteil vorgesehen, das abgewandt zu dem Gleitbelag 3 ein U-förmiges Profil 10 bildet. Auf einem eine schiefe Ebene bildenden, dem Profil 10 des Funktionsteils 7 zugeordneten Führungselement 12 ist ein Klemmstück 11 längsverschiebbar. Alternativ kann das Klemmstück 11 unmittelbar an dem lokal als schiefe Ebene gestalteten Profil 10 geführt werden. Das Klemmstück 11 ist Teil einer Keilvorrichtung und im Betriebszustand an einer nicht dargestellten, ortsfest positionierten Kontaktfläche abgestützt. Mittels eines zwischen dem Klemmstück 11 und dem Funktionsteil 7 eingesetzten, insbesondere als Druckfeder ausgeführten Federmittels 13 wird das Klemmstück 11 in Pfeilrichtung kraftbeaufschlagt. Synchron zu einer Verschiebung des Klemmstücks 11 wird der Tragkörper 1 im Uhrzeigersinn verschwenkt. Weiterhin bietet es sich an, dem Klemmstück 11 beidseitig ein Federmittel bzw. eine Druckfeder zuzuordnen, wodurch das Klemmstück 11 in einer definierten Mittenposition bzw. einer Neutralstellung des Tragkörpers 1 positioniert werden kann. Zur selbsttätigen Nachstellung der Spannvorrichtung 2 wird das Klemmstück 11 dabei im Betriebszustand von einem separaten, in 1 nicht gezeigten Federmittel zur Verschiebung in Pfeilrichtung beaufschlagt, das dabei gleichzeitig die Kraft eines entgegen gerichteten Federmittels kompensiert.
Die 2 zeigt zur Verdeutlichung des Aufbaus den Tragkörper 1 als Einzelteil in einer Perspektive. Das eine Krümmung aufweisende, als ein Gussteil ausgeführte Basisteil 6 bildet im Bereich der Fügezone 8 eine Aufnahme 15, in die ein Einsteckbereich 14 des Funktionsteils 7 formschlüssig eingepasst ist. Zur Lagefixierung sind die Komponenten, das Basisteil 6 und das Funktionsteil 7 im Bereich der eine Überlappung bildenden Fügezone 8 stoff- und/oder kraftschlüssig verbunden.
Die Gestaltung des Profils 10 des als Blechbiegeteil gestalteten Funktionsteils 7 zeigt die 3. Das im Querschnitt abgebildete U-förmige Profil 10 ist zur Führung des Federmittels 13 und des Klemmstücks 11 und zur Befestigung des Führungselementes 12 bestimmt. Zur formschlüssigen Aufnahme dieser Bauteile sind in den parallel zueinander verlaufenden Wandungen 16, 17 des Profils 10 entgegengesetzt zueinander nach außen gewölbte Abschnitte 18, 19 eingebracht.
In der 4 ist ein vergrößerter Ausschnitt der Spannvorrichtung 2 mit dem Klemmstück 11 zu erkennen. Das Klemmstück 11 ist auf dem an den Wandungen 16 und 17 gehaltenen Führungselement 12 geführt. Zwischen dem Klemmstück 11 und dem Funktionsteil 7 wirkt das Federmittel 13, welches hier in Form einer Schraubenfeder ausgebildet ist. An der Wandung 16 ist eine in Richtung der Wandung 17 umgebogene Zunge 20 vorgesehen, an der sich die Schraubenfeder mit einem Ende abstützt. Die Zunge 20 kann an ihrem Ende außerdem einen zweiten Endabschnitt aufweisen, welcher in Richtung der Längsachse der Schraubenfeder verläuft und in die Schraubenfeder hineinragt und dadurch die Schraubenfeder gegen seitliches Wegrutschen sichert. Die Zunge 20 kann besonders einfach gefertigt werden, wenn das Funktionsteil 7 als Blechbiegeteil aus einem dünnen Stahlblech geformt ist, und die Zunge 20 während des Stanz- und Biegevorganges gleich mit angeformt wird.
Bezugszeichenliste

1: Tragkörper
2: Spannvorrichtung
3: Gleitbelag
4: Sicherungshaken
5: Ausnehmung
6: Basisteil
7: Funktionsteil
8: Fügezone
9: Aufnahmebohrung
10: Profil
11: Klemmstück
12: Führungselement
13: Federmittel
14: Einsteckbereich
15: Aufnahme
16: Wandung
17: Wandung
18: Abschnitt
19: Abschnitt
20: Zunge

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 1625139 [0003]
DE 10200805143 A1 [0003]

Claims

Spannvorrichtung eines Zugmitteltriebs einer Brennkraftmaschine, die einen schwenkbaren, über einen Gleitbelag (3) an einem Zugmittel abgestützten Tragkörper (1) umfasst, der mittels einer federbeaufschlagten Keilvorrichtung verstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der in einer Hybridbauweise gestaltete Tragkörper (1) zumindest zwei Komponenten einschließt, ein eine Aufnahmebohrung (9) einschließendes Basisteil (6) sowie ein mit dem Gleitbelag (3) und der Keilvorrichtung verbundenes Funktionsteil (7), wobei die separaten, aus übereinstimmenden oder voneinander abweichenden Werkstoffen hergestellten Komponenten zu einer Baueinheit zusammengefügt sind.
Spannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Basisteil (6) ein spangebend oder als ein Guss-, Sinter- oder Schmiedeteil ausgeführtes Bauteil vorgesehen ist, an dem sich das spanlos hergestellte, als Blechbiegeteil ausgeführte Funktionsteil (7) anschließt.
Spannvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Komponenten des Tragkörpers (1), das Basisteil (6) sowie das Funktionsteil (7) im Bereich einer Fügezone (8) formschlüssig zusammengefügt und stoff- und/oder kraftschlüssig fixiert sind.
Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Komponente des Tragkörpers (1) gekrümmt gestaltet ist.
Spannvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass für das als Blechbiegeteil ausgeführte Funktionsteil (7) ein Stahlblech mit einer Wanddicke ≤ 1,00 mm vorgesehen ist.
Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein weitestgehend U-förmig gestaltetes Profil (10) des Funktionsteils (7) mittelbar oder unmittelbar zur Aufnahme eines verstellbaren Klemmstücks (11) der Keilvorrichtung bestimmt ist.
Spannvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das von zumindest einem Federmittel (13) beaufschlagte Klemmstück (11) an einem Führungselement (12) verschiebbar ist, welches an dem Profil (10) des Funktionsteils (7) lagefixiert ist.
Spannvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das von zumindest einem Federmittel (13) beaufschlagte Klemmstück (11) unmittelbar in dem Profil (10) des Funktionsteils (7) eingesetzt und längsverschiebbar ist.
Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Profil (10) des Funktionsteils (7) zwei gegenüberstehende Wandungen (16, 17) aufweist, und an einer der Wandungen (16, 17) ein in Richtung der jeweils anderen Wandung (16, 17) vorstehende Zunge (20) vorgesehen ist, an der sich das Federmittel (13) abstützt.
Spannvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Federmittel (13) durch eine Schraubenfeder gebildet ist, und die Zunge (20) einen in Richtung der Längsachse der Schraubenfeder gerichteten Endabschnitt aufweist, welcher in die Schraubenfeder hineinragt.
Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Gleitbelag (4) zumindest an dem Funktionsteil (7) des Tragkörpers (1) lagefixiert ist.