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Die Erfindung betrifft eine Zugmittelanordnung, mit deren Hilfe ein Drehmoment zwischen einer Antriebswelle eines Kraftfahrzeugmotors und einem Nebenaggregat, insbesondere Klimakompressor einer Klimaanlage und/oder Startergenerator zum Starten des Kraftfahrzeugmotors, übertragen werden kann.
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Aus
DE 20 2008 002 279 U1 ist eine Zugmittelanordnung für eine Antriebswelle eines Kraftfahrzeugmotors bekannt, bei dem zwei über Hebel schwenkbar angelenkte Spannrollen von einem Hydraulikzylinder verschwenkt werden können, um in einem Lasttrum und in einem Leertrum eines über einen Riemen an eine mit der Antriebswelle verbundene Riemenscheibe angebundenen Klimakompressors einer Klimaanlage eine Riemenvorspannung einzustellen.
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Es besteht ein ständiges Bedürfnis Kraftfahrzeugkomponenten an alternative Bauraumanforderungen anzupassen.
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Es ist die Aufgabe der Erfindung Maßnahmen aufzuzeigen, die eine Anpassung von Kraftfahrzeugkomponenten an alternative Bauraumanforderungen ermöglichen.
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Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch eine Zugmittelanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben, die jeweils einzeln oder in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen können.
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Erfindungsgemäß ist eine Zugmittelanordnung zur Übertragung eines Drehmoments zwischen einer Antriebswelle eines Kraftfahrzeugmotors und einem Nebenaggregat vorgesehen mit einer mit der Antriebswelle der Kraftfahrzeugmotors koppelbaren Riemenscheibe, einem an der Riemenscheibe angreifenden Zugmittel zur Drehmomentübertragung zwischen der Riemenscheibe und dem Zugmittel, mindestens einem an dem Zugmittel angreifenden Nebenaggregat, insbesondere Klimakompressor einer Klimaanlage und/oder Startergenerator zum Starten des Kraftfahrzeugmotors, und einem Riemenspanner zum Vorspannen des Zugmittels, wobei der Riemenspanner eine verlagerbare erste Spannrolle zur Einstellung einer Vorspannung in einem Lastrum des Zugmittels für die Riemenscheibe im Zugbetrieb des Kraftfahrzeugmotors und eine verlagerbare zweite Spannrolle zur Einstellung einer Vorspannung in einem Leertrum des Zugmittels für die Riemenscheibe im Zugbetrieb des Kraftfahrzeugmotors aufweist, wobei der Riemenspanner die Riemenscheibe und/oder die Antriebswelle umgreift.
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Der Riemenspanner umgreift nicht ein Nebenaggregat sondern die Riemenscheibe und/oder die Antriebswelle. Hierbei wird die Erkenntnis ausgenutzt, das die Antriebswelle und die insbesondere im Wesentlichen koaxial mit der Antriebswelle verbundene Riemenscheibe im Wesentlichen mittig in einem Motorblock des Kraftfahrzeugmotors angeordnet sind, während die Nebenaggregate in der Regel außermittig in einem Randbereich des Motorblocks angeordnet sind. Dadurch, dass der Riemenspanner die Riemenscheibe und/oder die Antriebswelle und nicht ein Nebenaggregat umgreift, kann der Riemenspanner in einem Bereich angeordnet werden, wo der Riemenspanner im Vergleich zu dem Motorblock nicht seitlich absteht. Dadurch kann bezogen auf die Drehachse der Antriebswelle ein radialer Bauraumbedarf gering gehalten oder sogar reduziert werden. Gleichzeitig kann durch die gegen das Zugmittel drückenden Spannrollen die Vorspannung und der Umschlingungswinkel des Zugmittels an der Riemenscheibe erhöht werden, so dass die Riemenscheibe ein entsprechend hohes Drehmoment ohne Durchrutschen übertragen kann. Ferner kann durch die jeweilige Spannrolle die Vorspannung und der Umschlingungswinkel eines der Riemenscheibe in Zugrichtung des Zugmittels unmittelbar vorgelagerten und/oder nachgelagerten Nebenaggregats erhöht werden, so dass ein entsprechend hohes Drehmoment ohne Durchrutschen an das und/oder von dem Nebenaggregat übertragen werden kann. Eine weitere Erhöhung der Vorspannung und/oder des Umschlingungswinkel für das jeweilige Nebenaggregat kann durch mindestens eine zwischen zwei nachfolgenden Nebenaggregaten vorgesehene fest montierte Umlaufrolle erreicht werden. Durch den die Riemenscheibe und/oder die Antriebswelle umgreifenden Riemenspanner kann ein seitliches Abstehen des Riemenspanners zumindest gering gehalten werden, so dass bei einem geringen Bauraumbedarf eine Anpassung von Kraftfahrzeugkomponenten an alternative Bauraumanforderungen ermöglicht ist.
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Die Zugmittelanordnung ermöglicht eine hohe Lastübertragung, insbesondere für einen Riementrieb, der damit bevorzugt für einen Startergenerator-Betrieb einsetzbar ist. Insbesondere kann in allen Betriebszuständen ein optimaler Betrieb des Startergenerators realisiert werden. Ferner kann die Start-Stopp-Fähigkeit des insbesondere als Brennkraftmaschine ausgestalteten Kraftfahrzeugmotors verbessert sein. In der Startphase kann das Zugmittel durch die Zugmittelanordnung stark vorgespannt sein, wodurch sich ein nahezu schlupffreier Antrieb einstellt, der die Startzeit des Kraftfahrzeugmotors über den Startergenerator verkürzt. Ein Wechsel zwischen der Startphase und einem generatorischen Betrieb des Startergenerators kann gleichzeitig ein Wechsel von Leertrum und Lasttrum für die Riemenscheibe bewirken. Insbesondere weist der Riemenspanner einen Aktor, beispielsweise ein Hydraulikelement, auf, mit dessen Hilfe die erste Spannrolle und/oder die zweite Spannrolle insbesondere von radial außen gegen das Zugmittel gedrückt und/oder von dem Zugmittel gelöst werden kann.
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Insbesondere weist der Riemenspanner ein Führungsgehäuse auf, wobei die erste Spannrolle über einen ersten Führungssteg und/oder die zweite Spannrolle über einen zweiten Führungssteg in dem Führungsgehäuse geführt sind. Die erste Spannrolle und/oder die zweite Spannrolle können dadurch über eine Linearbewegung verlagert werden, um die Vorspannung in dem zugeordneten Trum des Zugmittels zu erhöhen oder zu verringern. Eine Schwenkbewegung und ein damit verbundenes Überstreichen eines korrespondierenden Schwenkbereichs kann dadurch vermieden werden. Dadurch kann insbesondere der Bauraumbedarf des Riemenspanners reduziert werden. Ferner kann vermieden werden, das in einer Extremstellung des Riemenspanners ein Teil des Riemenspanners, beispielsweise die jeweilige Spannrolle und/oder der jeweilige Führungssteg, seitlich abstehen und den radialen Bauraumbedarf über den von dem Kraftfahrzeugmotor beanspruchten radialen Bauraumbedarf hinaus erhöht. Zudem ist durch die Vermeidung einer Schwenkbewegung der Führungsstege ein Verletzungsrisiko eines Monteurs bei der Montage und/oder bei der Wartung reduziert.
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Vorzugsweise weist der erste Führungssteg und/oder der zweite Führungssteg einen die Riemenscheibe und/oder die Antriebswelle zumindest teilweise umgreifenden gebogenen, insbesondere teilkreisförmigen, Verlauf auf. Durch den gebogenen Verlauf kann der jeweilige Führungssteg die Riemenscheibe und/oder die Antriebswelle nicht nur umgreifen, sondern auch hintergreifen. Die Spannrollen können dadurch bei einem geringen Bauraumbedarf auch einen Umschlingungswinkel des Zugmittels für die Riemenscheibe von deutlich größer 180° herbeiführen. Das von der Riemenscheibe übertragbare Drehmoment kann dadurch deutlich erhöht werden.
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Besonders bevorzugt weist der erste Führungssteg und/oder der zweite Führungssteg zwischen einer maximal aus dem Führungsgehäuse ausgefahrenen Spannposition und einer maximal in das Führungsgehäuse eingefahrenen Losposition einen im Wesentlichen konstanten Abstand zur Riemenscheibe und/oder zur Antriebswelle auf. Der erste Führungssteg und/oder der zweite Führungssteg können insbesondere konzentrisch zur Riemenscheibe und/oder zur Antriebswelle angeordnet sein und in Umfangsrichtung relativ zur Riemenscheibe und/oder zur Antriebswelle zwischen der maximal aus dem Führungsgehäuse ausgefahrenen Spannposition und der maximal in das Führungsgehäuse eingefahrenen Losposition verlagerbar in dem Führungsgehäuse geführt sein. Dadurch kann für die Riemenscheibe ein theoretischer Umschlingungswinkel von annähernd 360°, insbesondere 350° ± 5°, erreicht werden, ohne dass sich der Bauraumbedarf durch den Riemenspanner signifikant erhöht ist. Ferner können zwischen der Losposition, in welcher die durch die jeweilige Spannrolle erreichte Vorspannung minimal ist, und der Spannposition, in welcher die durch die jeweilige Spannrolle erreichte Vorspannung maximal ist, insbesondere stufenlos weitere Zwischenpositionen angefahren werden, um die Vorspannung zwischen einem Minimalwert in der Losposition und einem Maximalwert in der Spannposition auf einen für den aktuellen Betriebszustand des Antriebsstrangs des Kraftfahrzeugs geeigneten bestimmten Zwischenwert einzustellen.
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Insbesondere ist vorgesehen, dass der erste Führungssteg in einer maximal in das Führungsgehäuse eingefahrenen Losposition den zweiten Führungssteg aus dem Führungsgehäuse herausdrückt und/oder der zweite Führungssteg in einer maximal in das Führungsgehäuse eingefahrenen Losposition den ersten Führungssteg aus dem Führungsgehäuse herausdrückt. Dadurch kann eine gleichzeitige Positionierung sowohl des ersten Führungsstegs als auch des zweiten Führungsstegs in der Losposition vermieden werden. Stattdessen ist immer einer der Führungsstege zumindest teilweise aus dem Führungsgehäuse ausgefahren, so dass insbesondere zumindest im Leertrum oder im Lasttrum eine minimale Vorspannung vorgesehen werden kann. Dadurch kann, beispielsweise bei einem Versagen der Aktorik des Riemenspanners, die Übertragung eines minimalen Drehmoments sichergestellt werden, um beispielsweise eine Notlauffunktionalität für die Zugmittelanordnung zu gewährleisten.
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Vorzugsweise weist das Führungsgehäuse mindestens einen, vorzugsweise mindestens drei, nach radial außen abstehenden Befestigungsansatz zur Befestigung mit einem Motorgehäuse eines Motorblocks auf. Der Riemenspanner kann dadurch leicht über das Führungsgehäuse mit dem Kraftfahrzeugmotor, beispielsweise über Schraubverbindungen, befestigt werden. Ferner wird dadurch für die relativ zum Führungsgehäuse verlagerbaren Spannrollen eine definierte Nulllage vorgegeben, wodurch das Anfahren einer definierten Relativlage zur Erzeugen einer dieser Relativlage zugeordneten Vorspannung des Zugmittels erleichtert ist.
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Besonders bevorzugt sind die erste Spannrolle und die zweite Spannrolle über ein Federelement, insbesondere eine Bogenfeder, und/oder ein Dämpferelement miteinander koppelbar, wobei insbesondere eine Federkonstante und ein Dämpfungsgrad zur Dämpfung von Drehschwingungen der Antriebswelle, insbesondere zur Dämpfung einer Motorordnung, ausgewählt ist. Der Riemenspanner kann dadurch insbesondere die erste Spannrolle und die zweite Spannrolle über ein Feder/Dämpfer-System miteinander koppeln, so dass die Spannrollen schwingungsfähig miteinander gekoppelt sein können. Durch eine geeignete Wahl der Federkonstante und des Dämpfungsgrads des in dem Riemenspanner ausgebildeten Feder/Dämpfer-Systems können geeignete Frequenzbereiche von Drehschwingungen der Riemenscheibe und/oder der Antriebswelle gedämpft werden. Hierzu kann beispielsweise eine in dem Führungsgehäuse des Riemenspanners reibungsbehaftet geführte Bogenfeder vorgesehen sein, wobei durch die Elastizität der Bogenfeder die Federeigenschaft und durch die Reibung der Bogenfeder die Dämpfereigenschaft bereitgestellt werden kann.
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Insbesondere weist die Riemenscheibe einen insbesondere als Riemenscheibenentkoppler ausgestalteten Drehschwingungsdämpfer zur Dämpfung von Drehschwingungen der Antriebswelle, insbesondere zur Dämpfung einer Motorordnung, auf, wobei insbesondere eine von der Riemenscheibe erreichbare Dämpfungswirkung und eine von dem Riemenspanner erreichbare Dämpfungswirkung zur Dämpfung der gleichen Motorordnung oder verschiedener Motorordnungen aufeinander abgestimmt sind. Der Drehschwingungsdämpfer der Riemenscheibe ist beispielsweise als Gummitilger ausgestaltet, bei dem eine Tilgermasse über ein elastisches Material an der Antriebswelle und/oder einem Teil der Riemenscheibe angekoppelt ist. Wenn der Drehschwingungsdämpfer der Riemenscheibe einen bestimmten Frequenzbereich der Drehschwingungen nur unzureichend dämpft, kann insbesondere der Riemenspanner in dem gleichen Frequenzbereich dämpfen und in Kombination mit dem Drehschwingungsdämpfer der Riemenscheibe einen ausreichenden Dämpfungsgrad für diesen Frequenzbereich erreichen. Wenn der Drehschwingungsdämpfer der Riemenscheibe einen bestimmten Frequenzbereich der Drehschwingungen bereits ausreichend dämpft, kann insbesondere der Riemenspanner in einem anderen Frequenzbereich dämpfen, so dass in Kombination mit dem Drehschwingungsdämpfer der Riemenscheibe ein entsprechend größerer Frequenzbereich an Drehschwingungen gedämpft werden kann. Insbesondere dämpft der Riemenspanner eine im Vergleich zu dem Drehschwingungsdämpfer der Riemenscheibe nächst höhere Motorordnung.
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Die Erfindung betrifft ferner einen Motorblock für ein Kraftfahrzeug, mit einem Motorgehäuse, einer aus dem Motorgehäuse herausgeführten Antriebswelle und einer an der Antriebswelle angreifenden Zugmittelanordnung, die wie vorstehend beschrieben aus- und weitergebildet sein kann, zur Übertragung eines Drehmoments zwischen der Antriebswelle und mindestens einem Nebenaggregat, insbesondere Klimakompressor einer Klimaanlage und/oder Startergenerator zum Starten des Kraftfahrzeugmotors, wobei der Riemenspanner der Zugmittelanordnung mit dem Motorgehäuse befestigt ist. Durch den die Riemenscheibe und/oder die Antriebswelle umgreifenden Riemenspanner kann ein seitliches Abstehen des Riemenspanners zumindest gering gehalten werden, so dass bei einem geringen Bauraumbedarf eine Anpassung von Kraftfahrzeugkomponenten an alternative Bauraumanforderungen ermöglicht ist.
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Insbesondere ist der Riemenspanner in jedem Betriebszustand in axialer Richtung der Antriebswelle betrachtet von dem Motorgehäuse vollständig überdeckt. Ein seitliches Abstehen eines Teils des Riemenspanners im Vergleich zum Kraftfahrzeugmotor kann dadurch sicher vermieden werden.
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Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele exemplarisch erläutert, wobei die nachfolgend dargestellten Merkmale sowohl jeweils einzeln als auch in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen können. Es zeigen:
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1: eine schematische Prinzipdarstellung einer Zugmittelanordnung in einem ersten Betriebszustand und
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2: eine schematische Prinzipdarstellung der Zugmittelanordnung aus 1 in einem zweiten Betriebszustand.
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Die in 1 dargestellte Zugmittelanordnung 10 weist eine mit einer Antriebswelle eines Kraftfahrzeugmotors verbundene Riemenscheibe 12 auf, die über ein als Riemen ausgestaltetes Zugmittel 14 mit einem als Startergenerator 16 ausgestaltetem Nebenaggregat und einem als Klimakompressor 18 einer Klimaanlage ausgestaltetem Nebenaggregat zur Übertragung eines Drehmoments gekoppelt ist. Das Zugmittel 14 kann mit Hilfe eines Riemenspanners 20 vorgespannt werden. Hierzu weist der Riemenspanner 20 ein bogenförmiges im Wesentlichen teilringförmiges Führungsgehäuse 22 auf, das über nach radial außen abstehende Halteansätze 24 mit einem Motorblock des Kraftfahrzeugmotors fest verbunden werden kann. Eine erste Spannrolle 26 ist über einen im Wesentlichen teilkreisförmigen ersten Führungssteg 28 in dem Führungsgehäuse 22 geführt. Der erste Führungssteg 28 kann in das Führungsgehäuse 22 eingefahren und aus dem Führungsgehäuse 22 ausgefahren werden, so dass die erste Spannrolle 26 im Wesentlichen koaxial zu der Riemenscheibe 12 auf einem im Wesentlichen konstanten Abstand zu der Riemenscheibe 12 in Umfangsrichtung relativ zur Riemenscheibe 12 linear verlagert werden kann. Dadurch kann die erste Spannrolle 26 die Riemenscheibe 12 zur Erhöhung der Vorspannung des im Zugbetrieb des Kraftfahrzeugmotors, wenn über die Riemenscheibe 12 ein Drehmoment in die Zugmittelanordnung eingeleitet wird, als Lasttrum der Riemenscheibe 12 wirkenden Teils des Zugmittels 14 sogar hintergreifen, wodurch sich für die Riemenscheibe 12 ein besonders hoher Umschlingungswinkel ergeben kann. Zusätzlich ist eine zweite Spannrolle 30 über einen im Wesentlichen teilkreisförmigen zweiten Führungssteg 32 in dem Führungsgehäuse 22 geführt. Der zweite Führungssteg 32 kann in das Führungsgehäuse 22 eingefahren und aus dem Führungsgehäuse 22 ausgefahren werden, so dass die zweite Spannrolle 30 im Wesentlichen koaxial zu der Riemenscheibe 12 auf einem im Wesentlichen konstanten Abstand zu der Riemenscheibe 12 in Umfangsrichtung relativ zur Riemenscheibe 12 linear verlagert werden kann. Dadurch kann die zweite Spannrolle 30 die Riemenscheibe 12 zur Erhöhung der Vorspannung des im Zugbetrieb des Kraftfahrzeugmotors als Leertrum der Riemenscheibe 12 wirkenden Teils des Zugmittels 14 sogar hintergreifen, wodurch sich für die Riemenscheibe 12 ein besonders hoher Umschlingungswinkel ergeben kann. Der Riemenspanner 20 kann dadurch die Riemnscheibe 12 im Wesentlichen teilkreisförmig umgreifen und sogar hintergreifen.
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In dem in 1 dargestellten Betriebszustand der Zugmittelanordnung 10 wird von der ersten Spannrolle 26 eine hohe Vorspannung und von der zweiten Spannrolle 30 eine niedrige Vorspannung auf das Zugmittel 14 aufgebracht. Bei dieser Vorspannung des Zugmittels 14 kann von dem Startergenerator 16 leicht ein hohes Drehmoment in die Zugmittelanordnung 10 eingebracht werden, beispielsweise um in einem Starterbetrieb ein Starterdrehmoment zum Starten des Kraftfahrzeugmotors über die Riemenscheibe 12 und die mit der Riemenscheibe 12 verbundene Antriebswelle des Kraftfahrzeugmotors den Kraftfahrzeugmotor zu starten und/oder um in einem Boosterbetrieb zusätzlich zu dem von dem Kraftfahrzeugmotor bereitgestellten Drehmoment der Antriebswelle ein von dem Startergenerator 16 bereitgestelltes Drehmoment über die Riemenscheibe 12 in die Antriebswelle einzuleiten. Ferner kann der Startergenerator 16 in einem Standklimatisierungsbetrieb bei ausgeschaltetem Kraftfahrzeugmotor und von der Antriebswelle abgekoppelter Riemenscheibe 12 den Klimakompressor 18 der Klimaanlage elektrisch betreiben.
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Bei dem in 2 dargestellten Betriebszustand der Zugmittelanordnung 10 wird im Vergleich zu dem in 1 dargestellten Betriebszustand der Zugmittelanordnung 10 von der ersten Spannrolle 26 eine niedrige Vorspannung und von der zweiten Spannrolle 30 eine hohe Vorspannung auf das Zugmittel 14 aufgebracht. Bei dieser Vorspannung des Zugmittels 14 kann besonders leicht ein Drehmoment in den Startergenerator 16 eingeleitet werden, beispielsweise um in einem Geratorbetrieb über den Startergenerator 16 eine Kraftfahrzeugbatterie elektrisch aufzuladen und/oder in einem Rekuperationsbetrieb durch den generatorisch betriebenen Startergenerator 16 das Kraftfahrzeug abzubremsen und gleichzeitig die Bremsenergie zumindest teilweise in elektrische Energie umzuwandeln und zu speichern.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Zugmittelanordnung
- 12
- Riemenscheibe
- 14
- Zugmittel
- 16
- Startergenerator
- 18
- Klimakompressor
- 20
- Riemenspanner
- 22
- Führungsgehäuse
- 24
- Halteansatz
- 26
- erste Spannrolle
- 28
- erster Führungssteg
- 30
- zweite Spannrolle
- 32
- zweiter Führungssteg
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 202008002279 U1 [0002]
