DE102013215639B4

DE102013215639B4 - Spannanordnung für einen Zugmitteltrieb

Info

Publication number: DE102013215639B4
Application number: DE102013215639.1A
Authority: DE
Inventors: Leopold Eisterlehner; Christian Bramberger
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2013-08-08
Filing date: 2013-08-08
Publication date: 2022-03-31
Anticipated expiration: 2033-08-09
Also published as: DE102013215639A1

Abstract

Spannanordnung für einen Zugmitteltrieb (1) eines Aggregateantriebs einer Brennkraftmaschine, bestehend aus einem Endloszugmittel (2), welches eine erste, eine zweite und eine dritte Scheibe (3, 4, 5) zumindest teilweise umschlingt und von der ersten Scheibe (3) antreibbar ist und die zweite und die dritte Scheibe (4, 5) antreibt, wobei zwischen der ersten und der zweiten Scheibe (3, 4) eine von einem Federelement (6) vorgespannte erste Spannrolle (7) das Endloszugmittel (2) gegen eine Federkraft des Federelementes (6) vorspannt, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der dritten und der ersten Scheibe (5, 3) ein eine normal zu dem Endloszugmittel (2) bewegliche zweite Spannrolle (8) vorgesehen ist, die starr mit dem der ersten Spannrolle (7) abgewandten Seite des Federelementes (6) gekoppelt ist und die erste Scheibe (3) von einer Kurbelwelle oder einer Nockenwelle antreibbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Spannanordnung für einen Zugmitteltrieb mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Eine gattungsgemäße Spannanordnung für einen Zugmitteltrieb ist beispielsweise aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2011 088 213 A1 bekannt. Die DE 10 2011 088 213 A1 offenbart eine Spannanordnung für einen Zugmitteltrieb eines Aggregatetriebes einer Brennkraftmaschine. Diese umfasst ein Zugmittel, trieblich damit verbundene Scheiben, von welchen eine mit einem Aggregat der Brennkraftmaschine drehverbunden ist, wobei entlang eines Verlaufs des Zugmittels beidseitig der mit dem Aggregat verbundenen Scheibe zwei Spannelemente angeordnet sind, welche an dem gemeinsamen Hebel gelagert sind und mit mindestens einer Spanneinheit in Verbindung stehen, welche je zwei Spannelemente über den Hebel jeweils an das Zugmittel vorspannt. Die Spannanordnung ist dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Spanneinheit an einem je zugeordneten Ende des Hebels drehgelenkig angreift und der Hebel lediglich über die an dem Zugmittel anlaufenden Spannelemente und die mindestens eine Spanneinheit geführt ist.
Aus der DE 103 48 878 A1 ist eine Riemenspannvorrichtung für eine Brennkraftmaschine bekannt. Ein Paar von Spannelementen, wie Rollen, arbeiten mit dem Riemen auf den gegenüberliegenden Seiten eines treibenden/getriebenen Teils, wie eines Anlassers/einer Lichtmaschine zusammen. Die Spannelemente sind beweglich an dem Motorblock oder einer anderen Einrichtung festgelegt, und sie sind mittels einer Feder in den Eingriffszustand mit dem Riemen vorbelastet. Durch das Zusammenarbeiten des Riemens an mehreren Punkten und auf jeder Seite eines treibenden/getriebenen Teils erhält man eine schwimmend gelagerte Spannvorrichtung, welche das Vermögen hat, eine ausreichend minimale Spannung auf den Riemen aufrechtzuerhalten, um ein Durchrutschen desselben unabhängig von den Belastungszuständen zu vermeiden.
In der DE 103 22 540 A1 schließt ein Riementrieb einen Treibriemen ein, durch den eine Motorkurbelwelle und ein Starter-Generator miteinander verbunden sind, und der durch eine Spannvorrichtung mit der erforderlichen Riemenspannkraft versorgt wird. Die Spannvorrichtung weist einen Aktuator auf, durch den eine Spannrolle gegen den Treibriemen gedrückt wird. Der Aktuator ist mit einer elektronischen Steuerung versehen, durch die die Riemenspannkraft dosiert und zeitlich gesteuert wird. Der Aktuator kann durch einen Bowdenzug mit der Spannrolle verbunden sein.
Prinzipiell ist ein Zugmitteltrieb, wie beispielsweise ein Riementrieb, für den schlupffreien Antrieb der Nebenaggregate (im wesentlichen Generator, Kühlmittelpumpe, Klimakompressor) in allen Lastzuständen verantwortlich. Zum Riementrieb gehören des Weiteren der Drehschwingungsdämpfer oder eine starre Riemenscheibe an der Kurbelwelle, die Riemenscheiben der Nebenaggregate und die Spann- und Umlenkrollen.
Anstelle eines Riementriebes kann in auch ein Kettentrieb zur Anwendung kommen. Beispielsweise der Keilrippenriemen oder Poly-V-Riemen oder Zahnriemen unterliegt aufgrund von Wärmeausdehnung und Ausdehnung über die Lebensdauer einer Längung. Damit der Riemen über die gesamte Lebensdauer das erforderliche Moment übertragen kann, muss er mit einer bestimmten Kraft konstant an den Riemenscheiben anliegen. Dazu wird die Riemenspannung über eine automatische Spannrolle, wie aus dem Stand der Technik bekannt, beispielsweise über eine Federvorspannung aufgebracht, welche die Riemendehnung über die gesamte Lebensdauer ausgleicht.
Die Spannkraft der Spannrolle wird hierbei grundsätzlich durch die maximale Leistungsaufnahme sämtlicher Nebenaggregate bestimmt. Dabei muss sichergestellt werden, dass die Maximalleistung aller Nebenaggregate gleichzeitig übertragen werden kann.
In nachteiliger Weise erfolgt die notwendige Auslegung der erforderlichen Riemenspannung auf die Maximalleistung aller Nebenaggregate, die hohe Achslasten bewirkt, welche eine erhöhte Reibleistung in den Aggregatelagerungen verursacht. Im Kundenbetrieb kommt es allerdings sehr selten vor, dass alle Nebenaggregate die maximale Leistung gleichzeitig aufnehmen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Riemenspannung der tatsächlichen Leistungsaufnahme der Nebenaggregate anzupassen, damit nur die momentan erforderliche Lagerreibung in den Nebenaggregaten auftritt.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 gelöst.
Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung wird in vorteilhafter Weise die Riemenspannung in Abhängigkeit der Leistungsaufnahme der Nebenaggregate geregelt. Hierdurch ergibt sich eine CO₂-Einsparung im Teillastbetrieb der Nebenaggregate, sprich eine Kraftstoffeinsparung für die Brennkraftmaschine. Weiter sind in vorteilhafter Weise keine zusätzlichen Aktuatoren für die Regelung der Trumkraft erforderlich. Ferner ist ein gewichts- und kostensparender Aufbau gegenüber Spannanordnungen mit Aktuatoren möglich. Darüber hinaus ist eine packageoptimierte Anordnung möglich. Darüber hinaus ist in vorteilhafter Weise eine robuste Ausführung möglich. Die erste Scheibe wird von einer Kurbelwelle angetrieben. Auch der Antrieb über eine Nockenwelle ist möglich.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen ausgeführt.
So erfolgt gemäß Patentanspruch 2 die Kopplung der ersten und der zweiten Spannrolle bevorzugt über ein Gestänge oder einen Seilzug oder hydraulisch. Konstruktive Ausführungen sind dem Fachmann bekannt.
Bevorzugt ist gemäß Patentanspruch 3 die zweite Spannrolle linear oder auf einem Radius beweglich, somit ist ein einfacher und kostengünstiger Aufbau möglich.
Gemäß Patentanspruch 4 ist durch eine weitere Scheibe ein weiteres Aggregat in den Zugmitteltrieb integrierbar.
Im Folgenden ist die Erfindung anhand von zwei Figuren für ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel für zwei Aggregate-Lastzustände näher erläutert.

1 zeigt schematisch eine erfindungsgemäße Spannanordnung für einen Zugmitteltrieb bei einer minimalen Aggregatelast.
2 zeigt schematisch die erfindungsgemäße Spannanordnung für einen Zugmitteltrieb bei einer maximalen Aggregatelast.

Im Folgenden gelten in den 1 und 2 für gleiche Bauelemente die gleichen Bezugsziffern.
1 zeigt eine erfindungsgemäße Spannanordnung für einen Zugmitteltrieb 1 eines Aggregateantriebs einer Brennkraftmaschine. Der Zugmitteltrieb besteht aus einem Endloszugmittel 2, welches eine erste, eine zweite und eine dritte Scheibe zumindest teilweise umschlingt und von der ersten Scheibe 3 antreibbar ist und die zweite und die dritte Scheibe 4, 5 antreibt. Jede Scheibe 3, 4, 5 ist einem Nebenaggregat zugeordnet. Zum Spannen des Zugmitteltriebes ist zwischen der ersten und der zweiten Scheibe 3, 4 eine von einem Federelement 6 vorgespannte erste Spannrolle 7 vorgesehen, die das Endloszugmittel 2 gegen eine Federkraft des Federelementes 6 vorspannt. Bei dem Zugmitteltrieb kann es sich beispielsweise um einen Keilriemen, Keilrippenriemen, einen Poly-V-Riemen oder auch um eine Kette handeln.
Erfindungsgemäß ist zwischen der dritten und der ersten Scheibe 5, 3 eine weitgehend normal zu dem Endloszugmittel 2 bewegliche zweite Spannrolle 8 vorgesehen, die starr mit dem der ersten Spannrolle 7 abgewandten Seite des Federelementes 6 gekoppelt ist. Die starre Kopplung der ersten und der zweiten Spannrolle 7, 8 kann beispielsweise über ein Gestänge 9 oder einen Seilzug oder auch hydraulisch erfolgen.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die zweite Spannrolle 8 auf einem Radius beweglich, in einer anderen Ausführungsvariante kann die zweite Spannrolle 8 auch linear beweglich sein.
Weiter ist in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel zwischen der ersten und der zweiten Scheibe 3, 4 eine vierte von dem Endloszugmittel 2 angetriebene Scheibe 10 vorgesehen. Diese Scheibe 10 kann für ein weiteres Nebenaggregat Verwendung finden.
In bevorzugter Weise wird die erste Scheibe 3 von einer Kurbelwelle angetrieben, aber auch ein Antrieb über eine Nockenwelle ist möglich.
Die zweite Umspannrolle 8 ist - wie bereits ausgeführt - um einen Drehpunkt oder mittels Linearführung geführt, so dass diese bei geringer Aggregatelast den Riemen stark umlenkt und bei hoher Aggregatelast eine geringere Umlenkung des Riemens (bis maximal keine Umlenkung) entsteht. Die Höhe der Umlenkung steht somit im direkten Zusammenhang mit der Summe anliegenden der Aggregatelasten.
2 zeigt das gleiche Ausführungsbeispiel wie 1, jedoch mit einer maximalen Aggregatelast. Es ist deutlich erkennbar, dass die zweite Spannrolle 8 praktisch keine Kraft mehr auf das Zugmittel 2 ausübt, so dass die maximale Aggregatelast mit dem Zugmittel 2 übertragen werden kann. Eine Erhöhung der Federvorspannung an der ersten Spannrolle 7 ist im Wesentlichen abhängig von der Positionsänderung der zweiten Spannrolle 8, der Federkennlinie und der Übersetzung der Kraftübertragung zwischen erster Spannrolle 7 und zweiter Spannrolle 8.
Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung ergeben sich folgende Vorteile gegenüber dem bekannten Stand der Technik:

> Die Regelung der Riemenspannung erfolgt in Abhängigkeit der Leistungsaufnahme der Nebenaggregate.
> Kraftstoffeinsparung bzw. CO₂-Einsparung im Teillastbetrieb der Nebenaggregate für die Brennkraftmaschine.
> Es sind keine zusätzlichen Aktuatoren für die Regelung der Trumkraft erforderlich.
> Es ist ein gewichts- und kostensparender Aufbau gegenüber einer Spannanordnung mit Aktuatoren (elektrisch, hydraulisch, pneumatisch.....) möglich.
> Eine packageoptimierte Anordnung ist möglich
> Darüber hinaus ist in vorteilhafter Weise eine robuste Ausführung möglich.

Bezugszeichenliste

1: Zugmitteltrieb
2: Endloszugmittel
3: erste Scheibe
4: zweite Scheibe
5: dritte Scheibe
6: Federelement
7: erste Spannrolle
8: zweite Spannrolle
9: Gestänge
10: vierte Scheibe

Claims

Spannanordnung für einen Zugmitteltrieb (1) eines Aggregateantriebs einer Brennkraftmaschine, bestehend aus einem Endloszugmittel (2), welches eine erste, eine zweite und eine dritte Scheibe (3, 4, 5) zumindest teilweise umschlingt und von der ersten Scheibe (3) antreibbar ist und die zweite und die dritte Scheibe (4, 5) antreibt, wobei zwischen der ersten und der zweiten Scheibe (3, 4) eine von einem Federelement (6) vorgespannte erste Spannrolle (7) das Endloszugmittel (2) gegen eine Federkraft des Federelementes (6) vorspannt, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der dritten und der ersten Scheibe (5, 3) ein eine normal zu dem Endloszugmittel (2) bewegliche zweite Spannrolle (8) vorgesehen ist, die starr mit dem der ersten Spannrolle (7) abgewandten Seite des Federelementes (6) gekoppelt ist und die erste Scheibe (3) von einer Kurbelwelle oder einer Nockenwelle antreibbar ist.
Spannanordnung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kopplung der ersten und der zweiten Spannrolle (7, 8) über ein Gestänge (9) oder einen Seilzug oder hydraulisch erfolgt.
Spannanordnung nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Spannrolle (8) linear oder auf einem Radius beweglich ist.
Spannanordnung nach einem der Patentansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der ersten und der zweiten Scheibe (3, 4) eine vierte von dem Endloszugmittel (2) angetriebene Scheibe (10) vorgesehen ist.