DE102016213274A1

DE102016213274A1 - Zahnriemenspanner als Exzenterspanner

Info

Publication number: DE102016213274A1
Application number: DE102016213274.1A
Authority: DE
Inventors: Mike Kohrs; Klaudyna Ostermaier; Jens Schäfer
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2016-07-20
Filing date: 2016-07-20
Publication date: 2018-01-25

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Zahnriemenspanner (1) für einen einen unter Öl laufenden Zahnriemen aufweisenden Riementrieb, mit einem Grundträger (2), einem drehbar zu dem Grundträger (2) gelagerten sowie eine Spannrolle (3) rotatorisch lagernden Exzenter (5), und einem zwischen Grundträger (2) und Exzenter (5) wirkendem Feder-Dämpfungsmechanismus (4), wobei der Feder-Dämpfungsmechanismus (4) eine den Exzenter (5) relativ zu dem Grundträger (2) in einer ersten Drehrichtung vorspannende Federeinrichtung (6), sowie einen hydraulischen Dämpfer (7), der dämpfend auf eine Drehbewegung des Exzenters (5) relativ zu dem Grundträger (2) in einer, zu der ersten Drehrichtung entgegengesetzten, zweiten Drehrichtung wirkt, aufweist, wobei der Dämpfer (7) ausgestaltet ist, an einen Ölkreislauf einer Verbrennungskraftmaschine angeschlossen zu sein; sowie eine Verbrennungskraftmachine mit einem einen Zahnriemenspanner (1) aufweisenden Riementrieb.

Description

Die Erfindung betrifft einen als Exzenterspanner ausgebildeten Zahnriemenspanner für einen Riementrieb mit einem unter Öl laufenden Zahnriemen, wobei der Zahnriemenspanner einen Grundträger, einen drehbar zu dem Grundträger gelagerten sowie eine Spannrolle rotatorisch lagernden Exzenter, und einen zwischen Grundträger und Exzenter wirkenden Feder-Dämpfungsmechanismus aufweist, wobei der Feder-Dämpfungsmechanismus weiterhin eine den Exzenter relativ zu dem Grundträger in einer ersten Drehrichtung vorspannende Federeinrichtung, sowie einen hydraulischen Dämpfer, der dämpfend auf eine Drehbewegung des Exzenters relativ zu dem Grundträger in einer, zu der ersten Drehrichtung entgegengesetzten, zweiten Drehrichtung wirkt, aufweist. Desweiteren betrifft die Erfindung auch eine Verbrennungskraftmaschine mit einem einen Zahnriemenspanner aufweisenden Riementrieb.
Gattungsgemäße Zahnriemenspanner sind bereits prinzipiell aus dem Stand der Technik bekannt. Beispielsweise offenbart die US 5 558 587 A einen selbstabstützenden hydraulischen Riemenspanner. Dieser Riemenspanner weist ein Gehäuse auf, das zur exzentrischen Rotation um eine Welle angeordnet ist und vorgespannt ist, um eine Spannung auf einen Riemen aufzubringen. Ein hydraulisches Element ist innerhalb des Gehäuses angeordnet, um dämpfend auf eine Bewegung des Gehäuses einzuwirken.
Weiterer Stand der Technik ist aus der US 4 721 495 , der US 6 165 091 A sowie der US 5 186 690 A bekannt.
Als Nachteil hinsichtlich des Standes der Technik ist insbesondere zu nennen, dass manche Ausführungen relativ großbauend ausgestaltet sind. Auch ist zumeist ein relativ großer Arbeitshub bei diesen Ausführungen vorhanden. Zudem haben die genannten Zahnriemenspanner häufig auch keine oder nur geringe mechanische Dämpfungseigenschaften im Notlauffall. Wenn im Stand der Technik bei hydraulischen Dämpfern Dichtelemente eingesetzt sind, haben diese oft eine nachteilige Wirkung auf Bauraum, Kosten und Funktion.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung diese aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile zu beheben und insbesondere einen Zahnriemenspanner zur Verfügung zu stellen, der hinsichtlich seiner Bauweise besonders kompakt ausgeführt ist, andererseits jedoch in seinem Aufbau besonders einfach gehalten sein soll.
Dies wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Dämpfer ausgestaltet ist, an einem Ölkreislauf einer Verbrennungskraftmaschine angeschlossen zu sein / werden.
Mit einem derartigen Anschluss des Dämpfers an den Ölkreislauf der Verbrennungskraftmaschine wird der innere Aufbau des Dämpfers wesentlich vereinfacht. Zugleich wird eine langlebige Ausgestaltung des Zahnriemenspanners erreicht.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen beansprucht und nachfolgend näher erläutert.
Wenn der Dämpfer einen in dem Grundträger verschiebbar aufgenommenen ersten Hydraulikkolben aufweist, der an eine erste exzentrische Anlagefläche des Exzenters angedrückt ist, ist der Dämpfer in seinem Aufbau weiter vereinfacht und hydraulisch besonders einfach ansteuerbar.
Diesbezüglich ist es weiterhin vorteilhaft, wenn der Dämpfer, zusätzlich oder alternativ zu dem ersten Hydraulikkolben, einen in dem Exzenter verschiebbar aufgenommenen zweiten Hydraulikkolben aufweist, der an eine zweite exzentrische Anlagefläche des Grundträgers angedrückt ist. Dadurch kann der Hydraulikkolben besonders klein ausgeführt werden.
Zudem ist es zweckmäßig, wenn der Dämpfer, zusätzlich oder alternativ zu dem ersten Hydraulikkolben und/oder dem zweiten Hydraulikkolben, einen in dem Grundträger verschiebbar aufgenommenen sowie im Querschnitt rechteckförmig ausgestalteten Radialschieber aufweist, der an eine dritte exzentrische Anlagefläche des Exzenters angedrückt ist. Dadurch können noch kompaktere Ausgestaltungen des Dämpfers umgesetzt werden.
Weist der Dämpfer gar mehrere Radialschieber auf, die in dem Grundträger verschiebbar aufgenommen sind und an der dritten exzentrischen Anlagefläche des Exzenters angedrückt sind, können mehrere dämpfende Hydraulikkammern zwischen Exzenter und Grundträger ausgestaltet werden, sodass insbesondere die Dämpfungswirkung weiter verbessert wird.
Desweiteren ist es vorteilhaft, wenn der Dämpfer als Drehkolbendämpfer ausgeführt ist. Dadurch ist ein besonders robuster Aufbau des Dämpfers umgesetzt.
In diesem Zusammenhang ist es besonders zweckmäßig, wenn ein fest an dem Grundträger befestigter (erster) Flügel des Drehkolbendämpfers so in eine (erste) radiale Ausnehmung des Exzenters hineinragt, dass zwei voneinander durch den Flügel getrennte Druckkammern / Hydraulikdruckkammern ausgebildet sind. Dadurch wird die Dämpfungswirkung weiter verbessert.
Ist der Dämpfer alternativ zu der Ausgestaltung als Drehkolbendämpfer, als Flügelzellendämpfer ausgeführt, wird der Dämpfer weiter im Bauraum optimiert.
Diesbezüglich ist es wiederum zweckmäßig, wenn der Dämpfer einen radial verschiebbar in dem Grundträger aufgenommenen (zweiten) Flügel aufweist, wobei dieser (zweite) Flügel so in eine (zweite) radiale Ausnehmung des Exzenters hineinragt, dass zwei voneinander durch den Flügel getrennte Druckkammern ausgebildet sind. Dadurch wird wiederum die Dämpfungswirkung deutlich erhöht.
Desweiteren betrifft die Erfindung eine Verbrennungskraftmaschine, etwa einen Otto- oder Dieselmotor, mit einem einen Zahnriemenspanner nach einem der zuvor beschriebenen Ausführungen aufweisenden Riementrieb, wobei der Dämpfer an einen Ölkreislauf (der Verbrennungskraftmaschine) angeschlossen ist. Dadurch ist auch ein Riementrieb besonders effektiv in der Verbrennungskraftmaschine eingesetzt.
Nachfolgend wird die Erfindung nun anhand von verschiedenen Ausführungsbeispielen mit Hilfe von Figuren näher erläutert.
Es zeigen:
1 eine schematische Querschnittsdarstellung eines erfindungsgemäßen Zahnriemenspanners nach einem ersten Ausführungsbeispiel, wobei der Aufbau eines Dämpfers eines Feder-Dämpfungsmechanismus des Zahnriemenspanners gut zu erkennen ist, welcher Dämpfer mit einem Hydraulikkolben versehen ist, der in einem Grundträger verschiebbar aufgenommen ist und gegen eine exzentrische Anlagefläche eines drehbar zu dem Grundträger angeordneten Exzenters anliegt,
2 eine schematische Querschnittsdarstellung eines erfindungsgemäßen Zahnriemenspanners nach einem zweiten Ausführungsbeispiel, dessen Aufbau ähnlich zu dem ersten Ausführungsbeispiel ausgeführt ist, wobei nun jedoch ein Hydraulikkolben in dem Exzenter verschiebbar aufgenommen ist und an einer Anlagefläche des Grundträgers angedrückt ist,
3 eine Längsschnittdarstellung des Zahnriemenspanners nach dem ersten Ausführungsbeispiel, wobei detailliert ein den Dämpfer versorgender Ölzulauf samt einem Rückschlagventil zu erkennen ist,
4 eine Vorderansicht des ohne einen Deckel dargestellten Zahnriemenspanners nach 3, wobei die Ausformung des Grundträgers sowie des Exzenters zu erkennen sind,
5 eine perspektivische Darstellung der Vorderseite des ohne Deckel dargestellten Zahnriemenspanners nach 4,
6 eine perspektivische Darstellung der Vorderseite des Zahnriemenspanners, ähnlich zu 5, wobei nun zusätzlich eine Zentralschraube angebracht ist,
7 eine Vorderansicht eines erfindungsgemäßen Zahnriemenspanners nach einem dritten Ausführungsbeispiel, wobei zwei Anschlagsfläche an dem Grundträger nun im Vergleich zu dem ersten Ausführungsbeispiel nicht mehr schräg, sondern parallel zueinander verlaufen,
8 eine Längsschnittdarstellung des Zahnriemenspanners nach 7,
9 eine perspektivische Darstellung der Vorderseite des Zahnriemenspanners nach 7, wobei auf die Darstellung eines Deckels verzichtet ist, jedoch eine Zentralschraube eingesetzt ist,
10 eine perspektivische Darstellung der Vorderseite des Zahnriemenspanners nach den 7 bis 9 mit an dem Exzenter befestigten Deckel,
11 eine Querschnittsdarstellung eines erfindungsgemäßen Zahnriemenspanners nach einem vierten Ausführungsbeispiel, der im Wesentlichen wie der Zahnriemenspanner des ersten Ausführungsbeispiels aufgebaut ist sowie funktioniert, wobei statt des runden Hydraulikkolben nun in seinem Querschnitt rechteckförmiger Radialschieber in dem Dämpfer vorgesehen ist,
12 eine schematische Querschnittsdarstellung eines erfindungsgemäßen Zahnriemenspanners nach einem fünften Ausführungsbeispiel, in dem mehrere in Umfangsrichtung verteilte Radialschieber in dem Grundträger eingesetzt sind,
13 eine Vorderansicht des ohne einen Deckel dargestellten Zahnriemenspanners nach 11, wobei der Grundträger und der Exzenter veranschaulicht sind,
14 eine Längsschnittdarstellung des Zahnriemenspanners nach 11,
15 eine perspektivische Darstellung des Zahnriemenspanners aus 11 von der Vorderseite, ähnlich zu 13, wobei auf die Darstellung des Deckels verzichtet ist und eine Zentralschraube bereits angebracht ist,
16 eine perspektivische Darstellung der Vorderseite des Zahnriemenspanners, ähnlich zu 11, wobei zusätzlich ein Deckel im Bereich der Zentralschraube angebracht ist,
17 eine schematische Querschnittsdarstellung eines erfindungsgemäßen Zahnriemenspanners nach einem sechsten Ausführungsbeispiel, bei dem der Dämpfer als Drehkolbendämpfer ausgestaltet ist und nun zwei sich zwischen einem Flügel des Grundträgers und dem Exzenter ausbildende Druckkammern in Wechselbeziehung zueinander stehen,
18 eine schematische Querschnittsdarstellung eines erfindungsgemäßen Zahnriemenspanners nach einem siebten Ausführungsbeispiel, in dem der Grundträger im Querschnitt betrachtet kreisbogensegmentförmige Flügel ausbildet,
19 eine Längsschnittdarstellung des Zahnriemenspanners nach 17, sodass der innere Aufbau des Zahnriemenspanners verdeutlicht ist,
20 eine Vorderansicht des ohne einen Deckel dargestellten Zahnriemenspanners nach 17, wobei auch eine den Grundträger relativ zu dem Exzenter vorspannende Federeinrichtung in Form einer Bogenfeder zu erkennen ist,
21 eine Vorderansicht des Zahnriemenspanners nach 17 samt Deckel und Zentralschraube,
22 eine Vorderansicht eines deckellos dargestellten erfindungsgemäßen Zahnriemenspanners nach einem achten Ausführungsbeispiel, wobei die die Federeinrichtung ausbildende Bogenfeder nun direkt in einer der Druckkammern zwischen dem Grundträger und dem Exzenter angeordnet ist,
23 eine Vorderansicht eines deckellos dargestellten erfindungsgemäßen Zahnriemenspanners nach einem neunten Ausführungsbeispiel, wobei die Federeinrichtung eine Drehfeder aufweist, die motorseitig, d.h. außerhalb der Druckkammern, angeordnet ist,
24 eine Längsschnittdarstellung des Zahnriemenspanners nach 23,
25 eine Längsschnittdarstellung des Zahnriemenspanners nach 23, wobei die Schnittebene gegenüber 24 verdreht ist, sodass zwei, eine Leckagespaltbreite definierende, Breitenwerte des Exzenters sowie des Grundträgers verdeutlicht sind,
26 eine schematische Querschnittsdarstellung eines erfindungsgemäßen Zahnriemenspanners nach einem zehnten Ausführungsbeispiel, in dem der Dämpfer ein Flügelzellendämpfer ist, wobei der Zahnriemenspanner in einer vorgespannten Stellung veranschaulicht ist,
27 eine schematische Querschnittsdarstellung des Zahnriemenspanners nach 26 in einer gegenüber der vorgespannten Stellung weiter komprimierten Stellung des Spanners, in der auf den Zahnriemen eine erhöhte Kraft, etwa beim Motorstart, aufgebracht wird,
28 eine vereinfachte Querschnittsdarstellung eines erfindungsgemäßen Zahnriemenspanners nach einem elften Ausführungsbeispiel, wobei der Grundträger unmittelbar an dem Exzenter geführt ist und sich der Zahnriemenspanner gesamtheitlich in einer vorgespannten Stellung befindet,
29 eine vereinfachte Querschnittsdarstellung des Zahnriemenspanners nach 28 in einer gegenüber der vorgespannten Stellung weiter komprimierten Stellung,
30 eine vereinfachte Querschnittsdarstellung eines erfindungsgemäßen Zahnriemenspanners nach einem zwölften Ausführungsbeispiels, wobei auf die Darstellung des Grundträgers verzichtet ist und lediglich mehrere an dem Grundträger aufgenommene Flügel zu erkennen sind, und wobei der Zahnriemenspanner gesamtheitlich in einer vorgespannten Stellung veranschaulicht ist,
31 eine vereinfachte Querschnittsdarstellung des Zahnriemenspanners nach 30 in einer gegenüber der vorgespannten Stellung weiter komprimierten Stellung, sodass der Grundträger wiederum, im Vergleich zu 30, relativ zum Exzenter in seinem Schwerpunkt verschoben ist,
32 eine vereinfachte Querschnittsdarstellung eines erfindungsgemäßen Zahnriemenspanners nach einem dreizehnten Ausführungsbeispiel, wobei an dem Grundträger vier Flügel angeordnet sind und sich der Zahnriemenspanner gesamtheitlich in einer vorgespannten Stellung befindet,
33 eine vereinfachte Querschnittsdarstellung des Zahnriemenspanners nach 32 in einer gegenüber der vorgespannten Stellung weiter komprimierten Stellung, und
34 eine schematische Querschnittsdarstellung eines erfindungsgemäßen Zahnriemenspanners 1 nach einem vierzehnten Ausführungsbeispiel, wobei gegenüber dem dreizehnten Ausführungsbeispiel die Flügel am Grundträger im Wesentlichen sternförmig über den gesamten Umfang gleichmäßig verteilt angeordnet sind.
Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen ausschließlich dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen. Auch können die verschiedenen Merkmale der unterschiedlichen Ausführungsbeispiele frei miteinander kombiniert werden, ohne sich dabei von dem erfindungsgemäßen Kerngedanken zu entfernen.
In 1 ist ein erfindungsgemäßer Zahnriemenspanner 1 nach einem ersten Ausführungsbeispiel in seinem prinzipiellen Aufbau gut zu erkennen. Der Zahnriemenspanner 1 ist als ein Exzenterspanner ausgeführt. Der Zahnriemenspanner 1 ist für einen Riementrieb vorgesehen, der einen unter Öl laufenden Zahnriemen 21 aufweist. Der Zahnriemen 21 ist in 1 abschnittsweise dargestellt und als Endlosriemen ausgestaltet. Der Zahnriemenspanner 1 ist in seinem Betriebszustand als Steuermitteltrieb einer Verbrennungskraftmaschine, wie einem Otto- oder Dieselmotor, d.h. an der Verbrennungskraftmaschine, eingesetzt.
Der Zahnriemenspanner 1 weist auf übliche Weise einen Grundträger 2 auf, der im Betrieb fest mit einem Gehäuse der Verbrennungskraftmaschine, die hier der Übersichtlichkeit halber nicht weiter dargestellt ist, befestigt ist. Ein Exzenter 5 ist verdrehbar zu / auf dem Grundträger 2 angeordnet. Der Exzenter 5 ist radial außerhalb eines wellenförmigen Grundabschnittes 22 des Grundträgers 2 angebracht. Wie im Querschnitt nach 1 zu erkennen, weist dieser Exzenter 5 auf übliche Weise eine in Umfangsrichtung ungleich verteilte radiale Erstreckung / Dicke / Querschnittsfläche auf. Dementsprechend liegt der Flächenschwerpunkt (erster Schwerpunkt 23) des Grundträgers 2 beabstandet zu dem Flächenschwerpunkt (zweiter Schwerpunkt 24) des Exzenters 5.
Eine Spannrolle 3 ist wiederum auf einer kreisförmigen Außenmantelfläche 25 des Exzenters 5 frei drehbar gelagert. Hierzu dient eine Spannrollenlagerung 26, die radial zwischen der Außenmantelfläche 25 und der ringförmigen Spannrolle 3 angeordnet ist. Die Spannrollenlagerung 26 (auch als Pulleylagerung / Pulleylager bezeichnet) ist als Wälzlager, nämlich ein einreihiges Kugellager ausgebildet. Alternativ hierzu kann sie jedoch auch als zweireihiges Kugellager ausgebildet sein. Desweiteren ist die Spannrollenlagerung 26 optional auch als Schrägkugellager, vorzugsweise als einreihiges Schrägkugellager oder ein Vierpunktlager / einreihiges Vierpunktlager ausgeführt. Desweiteren ist es möglich, statt dem Kugellager in Form des Wälzlagers ein Dünnringlager einzusetzen. In weiteren Ausführungsformen kann die Spannrollenlagerung 26 auch eine Gleitlagerung sein, wobei diese dann vorzugsweise als eine hydrodynamische Gleitlagerung / ein hydrodynamisches Gleitlager ausgeführt ist.
Zwischen Grundträger 2 und Exzenter 5 ist ein Feder-Dämpfungsmechanismus 4 eingesetzt. Dieser Feder-Dämpfungsmechanismus 4 besteht aus einer Federeinrichtung 6, die den Exzenter 5 relativ zu dem Grundträger 2 in einer ersten Drehrichtung vorspannt, sowie einen hydraulischen Dämpfer 7, der dämpfend auf eine Drehbewegung des Exzenters 5 relativ zu dem Grundträger 2 in einer, zu der ersten Drehrichtung entgegengesetzten, zweiten Drehrichtung wirkt.
Die Federeinrichtung 6 ist in 1 schematisch dargestellt. Die Federeinrichtung 6 wirkt in Umfangsrichtung / Drehrichtung. Die Federeinrichtung 6 ist dafür zwischen einem grundträgerfesten Bestandteil einerseits und einem exzenterfesten Bestandteil andererseits eingespannt. Die Federeinrichtung 6 ist als eine bogenförmige Schraubenfeder, nämlich eine bogenförmige Schraubendruckfeder ausgeführt.
Der Dämpfer 7 des Feder-Dämpfungsmechanismus 4 ist in dem ersten Ausführungsbeispiel als ein Hydraulikkolbendämpfer ausgeführt. Folglich weist der Dämpfer 7 einen (ersten) Hydraulikkolben 8 auf. Der Hydraulikkolben 8 ist im Wesentlichen in seinem Querschnitt rund ausgeführt. Der Hydraulikkolben 8 ist in einer Aufnahme 27 des Grundträgers 2 verschiebbar, jedoch drehfest mit dem Grundträger 2 angeordnet. Die Aufnahme 27 ist auch als Zylinder bezeichnet. Mit einer radial nach außen gerichteten Stirnseite 28 ist dieser (erste) Hydraulikkolben 8 an eine radiale Innenfläche (nachfolgend als erste Anlagefläche 9 bezeichnet) des Exzenters 5 angedrückt. Die Stirnseite 28 liegt gleitend an der ersten Anlagefläche 9 an. Die erste Anlagefläche 9 ist in einer taschenartigen ersten Ausnehmung 16 de Exzenters 5 ausgebildet. Zur Vorspannung an die erst Anlagefläche 9 dient eine Abstützfeder 29 in Form einer Schraubendruckfeder. Aufgrund der versetzten Anordnung der beiden Schwerpunkte 23 und 24, kommt es bei einem Anlegen einer Stoßkraft 30 durch den Zahnriemen 21 an der Spannrolle 3 zu einem relativen Verdrehen des Exzenters 5 (in 1 im Uhrzeigersinn) relativ zu dem Grundträger 2. Dabei wird der Hydraulikkolben 8 komprimiert und eine (erste) Druckkammer 17a des Dämpfers 7 komprimiert. Gleichzeitig wird die Federeinrichtung 6 komprimiert. Somit wird die an dem Zahnriemen 21 aufgebrachte Stoßkraft 30, die sich aus der resultierenden Zugmittelkraft / Zahnriemenkraft ergibt, durch den Zahnriemenspanner 1 federgedämpft.
In den 3 bis 6 ist der Zahnriemenspanner 1 nach 1 nochmals detaillierter dargestellt. Insbesondere in Bezug auf 3 ist der weitere Anschluss des Dämpfers 7 an einen Ölkreislauf zu erkennen. Der Dämpfer 7 ist ausgestaltet an einem Ölkreislauf der Verbrennungskraftmaschine (im Betriebszustand des Zahnriemenspanners 1) angeschlossen zu sein. Hierzu ist ein Ölzulauf 31 an dem Grundträger 2 vorgesehen. Der Ölzulauf 31 ist in einem den Grundträger 2 längs durchdringenden Durchgangsloch des Grundträgers 2 vorgesehen. Dieser Ölzulauf 31 ist durch eine Zentralöffnung 32 im Grundträger 2 zur Verfügung gestellt. Insbesondere ist hierbei ein radialer Spalt 33 zur Ausbildung des Ölzulaufs 31 zwischen einer Montageschraube 34 / Zentralschraube und dem Grundträger 2 ausgebildet. Dieser Ölzulauf 31 mündet über ein in dem Grundträger 2 eingebrachtes Rückschlagventil 35 in die Druckkammer 17a ein. Das Rückschlagventil 35 ist derart eingesetzt, dass es in einer Strömungsrichtung gesehen von der ersten Druckkammer 17a zu dem Ölzulauf 31 hinein sperrt. Eine Ölabfuhr findet, wie bereits in 1 angedeutet, über einen Leckagespalt 36 zwischen der Außenwand des Hydraulikkolbens 8 und der Innenwand der Aufnahme 27 statt. Der Ölzulauf 31 ist weiter an eine Ölpumpe der Verbrennungskraftmaschine mittelbar oder unmittelbar angeschlossen.
Wie in 4 und 5 auch zu erkennen, bildet der Grundträger 2 im Bereich seiner Aufnahme 27 zwei einander in Umfangsrichtung abgewandte, konisch verlaufende / schräg zueinander angestellte Anschlagsflächen 37 aus. Jede Anschlagsfläche 37 ist in der jeweiligen Endstellung zwischen dem Exzenter 5 und dem Grundträger 2 (in Drehrichtung / Umfangsrichtung) an einer komplementär dazu ausgeformten Gegenanschlagsfläche 38 am Exzenter 5 abgestützt.
In 2 ist ein zweites Ausführungsbeispiel des Zahnriemenspanners 1 veranschaulicht. Dieser Zahnriemenspanner 1 ist weitestgehend gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel aufgebaut sowie funktionierend, weshalb nachfolgend lediglich auf die Unterschiede zwischen diesen Ausführungsbeispielen eingegangen wird.
Insbesondere ist der Dämpfer 7 in 2 etwas anders ausgestaltet. Der Dämpfer 7 weist einen (zweiten) Hydraulikkolben 10 auf, der zwar formlich dem ersten Hydraulikkolben 8 entspricht, nun jedoch in einer Aufnahme 27 des Exzenters 5 verschiebbar geführt ist. Die Aufnahme 27 ist somit nun Teil des Exzenters 5. Der zweite Hydraulikkolben 10 wirkt mit einer zweiten Anlagefläche 11 an dem Grundträger 2 unmittelbar zusammen. Diese zweite Anlagefläche 11 wird durch eine radiale Außenseite einer an dem Grundträger 2 fest angebrachten Nockenscheibe 39 gebildet. Die Nockenscheibe 39 bildet eine radiale Erhabenheit an dem Grundträger 2 / relativ zu dem Grundabschnitt 22 aus, mit der der zweite Hydraulikkolben 10 zusammenwirkt. Wie wiederum der Übersichtlichkeit halber nicht weiter dargestellt, ist auch dieser Dämpfer 7 an einen Ölkreislauf der Verbrennungskraftmaschine angeschlossen. Ein Ölanschluss wäre dann bspw. an dem Exzenter 5 selbst vorgesehen.
Ein weiteres drittes Ausführungsbeispiel des Zahnriemenspanners 1 ist in Verbindung mit den 7 bis 10 umgesetzt, wobei dieses dritte Ausführungsbeispiel wiederum gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel aufgebaut ist sowie funktioniert, weshalb nachfolgend lediglich auf die Unterschiede zwischen diesen Ausführungsbeispielen eingegangen wird.
In 7 ist beispielhaft zu erkennen, dass sich die beiden Anschlagsflächen 37 bzw. die beiden Gegenanschlagsflächen 38 jeweils im Wesentlichen parallel zueinander nach außen erstrecken.
Desweiteren ist in den 9 und 10 die Anbringung eines Deckels 40 an dem Exzenter 5 gut zu erkennen. Der Deckel 40 dient hierbei zum Abschließen des Zahnriemenspanners 1 zur Umgebung. Über die Montageschraube 34, die eine Exzenterschraube ausbilden kann, kann wiederum die Relativlage der beiden Schwerpunkte 23 und 24 des Grundträgers 2 und des Exzenters 5 zueinander bei der Montage eingestellt werden.
Wie wiederum aus 8 hervorgeht, kann, wie auch bereits in dem ersten Ausführungsbeispiel (3) umgesetzt, der Hydraulikkolben 8 seine Stirnseite 28 in Form einer Gleitkappe 41 ausbilden, die möglichst geringe Reibungsverluste ermöglicht.
In den 11 und 13 bis 16 ist ein viertes Ausführungsbeispiel des Zahnriemenspanners 1 umgesetzt, wobei dieses vierte Ausführungsbeispiel wiederum weitestgehend gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel aufgebaut ist sowie funktioniert, weshalb nachfolgend lediglich auf die Unterschiede zwischen diesen Ausführungsbeispielen eingegangen wird.
Der Dämpfer 7 dieses vierten Ausführungsbeispiels ist jedoch nicht als im Querschnitt rundlich ausgebildeter Hydraulikkolben 8, sondern als rechteckförmiger Radialschieber 12 ausgebildet. Der Radialschieber 12 wirkt mit einer (dritten) Anlagefläche 13 an dem Exzenter 5 zusammen, wobei diese (dritte) Anlagefläche 13 gleich der ersten Anlagefläche 9 ausgebildet und angeordnet ist. Der Radialschieber 12 ist in der Aufnahme 27 wiederum geführt, die hier durch eine Nut ausgeführt ist. Die weitere Funktionsweise des Radialschiebers 12 entspricht der des (ersten) Hydraulikkolbens 8.
Gemäß den konstruktiv detaillierteren 13 bis 15 ist auch zu erkennen, dass die Abstützfeder 29 gleichzeitig eine Feder des Rückschlagventils 35 ausbildet. Durch ein und dieselbe Abstützfeder 29 ist der Radialschieber 12 einerseits gegen die (dritte) Anlagefläche 13 des Exzenters 5 radial angedrückt, andererseits ein Sperrelement in Form einer Kugel des Rückschlagventils 35 radial nach innen in die Sperrstellung des Rückschlagventils 35 vorgespannt. Ein Ölzulauf 31 ist wiederum von radial innen an dem Grundträger 2 vorgesehen.
In 14 ist veranschaulicht, dass an dem Zahnriemenspanner 1 der Deckel 40 im vollständig montierten Zustand des Zahnriemenspanners 1 angebracht ist, wobei der Deckel 40 hier über die Montageschraube 34 an dem Grundträger 2 befestigt ist.
In Verbindung mit 12 ist ein weiteres, fünftes Ausführungsbeispiel veranschaulicht, das wiederum ähnlich zu dem vierten Ausführungsbeispiel aufgebaut ist sowie funktioniert, weshalb nachfolgend lediglich auf die Unterschiede zwischen diesen Ausführungsbeispielen eingegangen wird. Im Gegensatz zu dem vierten Ausführungsbeispiel ist jedoch nicht nur ein Radialschieber 12, sondern es sind mehrere Radialschieber 12 entlang des Umfangs verteilt verschiebbar in dem Grundträger 2 aufgenommen. Somit bildet sich eine Art Flügelzellendämpfer aus.
In diesem Zusammenhang sei auch darauf hingewiesen, dass die unterschiedlichen Dämpfer 7, wie sie zuvor und nachfolgend beschrieben sind, auch unter Kombination miteinander in dem Zahnriemenspanner 1 vorgesehen werden können.
In dem sechsten Ausführungsbeispiel nach den 17 und 19 bis 21 ist der Zahnriemenspanner 1 weitestgehend gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ausgeführt sowie funktionierend, weshalb nachfolgend lediglich auf die Unterschiede zwischen diesen Ausführungsbeispielen eingegangen wird.
Der Zahnriemenspanner 1 ist insbesondere hinsichtlich seines Dämpfers 7 unterschiedlich ausgebildet. Der Dämpfer 7 ist nun als Drehkolbendämpfer 14 ausgestaltet. Ein (erster) radial abstehender Flügel 15 des Drehkolbendämpfers 14 ist drehfester Bestandteil des Grundträgers 2. Der Flügel 15 ragt so in radialer Richtung in eine (erste) Ausnehmung 16 des Exzenters 5 hinein, dass er zwei Druckkammern 17a und 17b, die wiederum über einen Leckagespalt 36 miteinander gekoppelt sind, bildet. Einer der beiden Druckkammern 17a, 17b ist wiederum mittels eines Ölzulaufs 31 mit dem Ölkreislauf der Verbrennungskraftmaschine gekoppelt. Zusätzlich ist radial innerhalb des Grundträgers 2, wie dann auch in den 19 bis 21 erkennbar, eine Montageschraube 34 ausgebildet, mittels der die Relativposition der beiden Schwerpunkte 23, 24 zueinander eingestellt wird.
In dem siebten Ausführungsbeispiel nach 18 ist der Zahnriemenspanner 1 weitestgehend gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel aufgebaut sowie funktionierend, weshalb nachfolgend lediglich auf die Unterschiede zwischen diesen Ausführungsbeispielen eingegangen wird.
Gemäß 18 sind an dem Grundträger 2 nun zwei in Umfangsrichtung verteilt / versetzt angeordnete Flügel 15 ausgebildet. Die Flügel 15 sind im Querschnitt betrachtet kreisbogensegmentförmig ausgebildet. Jeder Flügel 15 wirkt mit zwei Radialstegen 42 am Exzenter 5 zusammen, sodass wiederum jeweils in Umfangsrichtung zwischen einem Flügel 15 und einem Radialsteg 42 eine erste Druckkammer 17a und zwischen dem Radialsteg 42 und dem anderen Flügel 15 eine zweite Druckkammer 17b ausgebildet ist. Somit sind insgesamt vier Druckkammern 17a, 17b ausgestaltet, wobei jeweils zwei wiederum mittels eines Leckagespaltes 36 zwischen dem Radialsteg 42 und dem Grundträger 2 wirkverbunden sind.
In 22 ist ein achtes Ausführungsbeispiel dargestellt, das weitestgehend gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel aufgebaut ist sowie funktioniert, weshalb nachfolgend lediglich auf die Unterschiede zwischen diesen Ausführungsbeispielen eingegangen wird.
Bei diesem Zahnriemenspanner 1 ist die die Federeinrichtung 6 ausbildende bogenförmige Schraubenfeder in einer der Druckkammern 17a und 17b, nämlich der zweiten Druckkammer 17b eingesetzt.
Gemäß dem in den 23 bis 25 gezeigten neunten Ausführungsbeispiel, das weitestgehend gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel aufgebaut ist sowie funktioniert, ist die Federeinrichtung 6 jedoch auch außerhalb der Druckkammern 17a, 17b, als motorseitige Drehfeder, anzuordnen.
Der Zahnriemenspanner 1 der 26 und 27, in Form des zehnten Ausführungsbeispiels, ist weitestgehend wie der Zahnriemenspanner 1 des ersten Ausführungsbeispiels aufgebaut sowie funktionierend.
Der Dämpfer 7 ist als Unterschied zu dem ersten Ausführungsbeispiel jedoch als Flügelzellendämpfer 18 ausgestaltet. In dem Grundträger 2 ist zu diesem Zwecke ein (zweiter) verschiebbarer Flügel 19 aufgenommen, der in eine (zweite) Ausnehmung 20 des Exzenters 5 hineinragt. Die Ausnehmung 20 ist ringförmig ausgebildet. In diesem Zusammenhang sei auch darauf hingewiesen, dass, auch wenn die Begrifflichkeit „Exzenter“ beibehalten ist, dieser als ringförmige Hülse ausgebildet ist und die Exzenterfunktion durch den Grundträger sowie dessen Flügel 19 übernommen wird. Eine Dichtleiste 43 ist zusätzlich zwischen Exzenter 5 und der Außenumfangsseite des Grundträgers 2 angebracht. Wie unter Verbindung der beiden 26 und 27 zu erkennen, verschiebt sich der Grundträger 2 wiederum relativ zu dem Exzenter 5 bei einer Stoßkraft 30 auf den Zahnriemen 21. Auch ist in dem Grundträger 2 eine Montageschraube 34 unter Ausbildung eines Montageexzenters vorgesehen, die zusätzlich die Relativposition der beiden Schwerpunkte 23 und 24 bei der Montage einstellt.
In Verbindung mit dem elften Ausführungsbeispiel des Zahnriemenspanners 1 nach den 28 und 29, welches Ausführungsbeispiel weitestgehend wie das zehnte Ausführungsbeispiel aufgebaut sowie funktionierend ist, ist es auch vorteilhaft, wenn der Grundträger 2 und der Exzenter 5 unmittelbar zueinander gleitgelagert sind, wobei Grundträger 2 und Exzenter 5 entlang eines gewissen Umfangsbereichs, versetzt zu den Druckkammern 17a und 17b, aneinander gleitend anliegen.
Nach dem zwölften Ausführungsbeispiel nach den 30 und 31 ist auch zu erkennen, dass die Anzahl der (zweiten) Flügel 19 variieren kann. Etwa können fünf Flügel gleichmäßig verteilt über eine Hälfte des Umfangs / ein Halbkreisbogensegment an dem Grundträger 2 angebracht sein. Dann sind mehr als zwei Druckkammern ausgebildet, wobei der Übersichtlichkeit halber lediglich die Druckkammern 17a und 17b bezeichnet sind.
Gemäß dem dreizehnten Ausführungsbeispiel der 32 und 33 ist es auch möglich, die (zweiten) Flügel 19, hier vier Flügel 19, gleichmäßig entlang des gesamten Umfangs des Grundträgers 2 zu verteilen.
Gemäß dem vierzehnten Ausführungsbeispiel der 34 ist es auch möglich fünf Flügel 19 gleichmäßig entlang des gesamten Umfangs am Grundträger 2 zu verteilen.
In anderen Worten ausgedrückt, ist der Zahnriemenspanner 1 wie folgt aufgebaut: Motorfester Grundträger 2; Auf dem Grundträger 2 gleitgelagerter Exzenter 5, der das Spannrad 3 und Spannradlager 26 trägt. Der Grundträger 2 beinhaltet in einer radialen Bohrung ein Standard Hydraulikelement in Form eines Druckzylinders 7; die Bohrung kann sich zu Gunsten einer größeren Führungslänge in eine Kamin-ähnlichen Erweiterung des Grundträgers 2 erstrecken. Der Exzenter 5 weist eine Tasche 16 auf, in welche der Kolben 8 des Druckzylinders 7 hinein kragt. Die Mantelfläche 9 der Tasche ist die Lauffläche an der der Kolben 8 mit seiner Stirnfläche 28 entlanggleitet, wenn der Exzenter 5 relativ zum Grundträger 2 geschwenkt wird. Die Spann- und Dämpfungsbewegung zum Spannen und Dämpfen der Zugmittelschwingung erfolgt durch eine Schwenkbewegung des Exzenters 5 und damit des auf dem Exzenter gelagerten Spannrades 3. Einleiten von Spannkraft, Führung und Abstützen in das Zugmittel über Spannrad / Pulley 3.
Auch ist nach einem weiteren Aufbau im Grundträger 2 am Außenumfang eine Nut angebracht die sich axial, vorzugsweise über die gesamte Breite, erstreckt. In die Nut ist ein radial verschiebbarer Flügel oder Schieber 12 montiert. Der Schieber ist von gleicher Breite wie die Nut, Nutgrund und Unterseite des Schiebers 12 und die Seitenwände der Aufnahme 27 bilden eine Druckölkammer aus. Der Grundträger 2 kann im Bereich der Nut 27 eine Kamin-ähnlichen Erweiterung in Radialer Richtung aufweisen, um die Nuttiefe und damit die Führungslänge zu vergrößern. Der Exzenter 5 ist wiederum mit einer Tasche 16 versehen, in welche der Radialschieber 12 hinein kragt. Die Mantelfläche 13 der Tasche 16 ist die Lauffläche an der Radialschieber 12 mit seiner Stirnfläche 28 entlanggleitet, wenn der Exzenter 5 relativ zum Grundträger 2 geschwenkt wird.
Ein Ausgleich der herstell- und montagebedingten Toleranz in der Zugmittelspannung erfolgt durch die Befestigung mittels Zentralschraube 34. Alternativ wird über ein oder mehrere dezentral angeordnete Befestigungsschrauben befestigt. Zum Ausgleich der herstell- und montagebedingten Toleranz in der Zugmittelspannung ist die Spanner-/Dämpfereinheit optional mit einem Montageexzenter ausgestattet. Eine Vorspannung bei Motorstillstand/-start erfolgt mittels Vorspannfeder, entweder a) über Kolbenfeder und Umwandlung in ein Vorspannmoment am Exzenter durch die Rampe; oder b) über Torsionsfeder, wobei mögliche Federn hierbei sein können: Drehfeder, Spiralfeder, Bogenfeder, Torsionsstabfeder, Federring, Biegefeder. Grundsätzlich kann die Vorspannung auch durch ein Federpaket in Reihen-/Parallelschaltung, bestehend aus ein- oder mehreren Kolbenfedern oder Vorspannfedern, erfolgen, wobei die Federn innerhalb des Exzenters 5 / Pulleylagers 26, z.B. als Bogenfeder in entsprechender Tasche, oder außerhalb, axial bezogen auf die Motorseite vor oder hinter dem Pulley 26 oder beides, angeordnet sind.
Die Zugmittelspannung und Bedämpfung von Zugmittelschwingungen erfolgt im Betrieb durch Vorspannfeder und Hydraulikelement. Beim Dämpfen wird ein Teil der Dämpfungsarbeit durch mechanische Reibung verrichtet (z.B. in Form einer Notlaufeigenschaft), wobei die Reibung wie folgt aufgeteilt ist: Reibung im Exzenterlager; Reibung im Kontakt Kolben / Kolbenrampe; die Reibungsdämpfung kann durch Beschichtung und/oder durch Verwendung spezieller Beläge oder Materialien angepasst werden, derart, dass die hydraulische Dämpfung überwiegt und/oder dass die mechanische Reibung bei der Rückstellbewegung 2/3 und die Reibung bei der Zustellbewegung 1/3 beträgt. Der wesentliche Anteil der Dämpfungsarbeit soll durch das Hydraulikelement 7 erfolgen. Das Hydraulikelement 7 ist mit folgenden Merkmalen ausgestaltbar: a) Form / Anzahl: Wie oben beschrieben, zylindrischer Grundträger 2 mit einer radial nach außen geführten Erweiterung, analog einem Flügel 15, 19, welche eine Aufnahmebohrung 27 in radialer Richtung für ein zylindrisches Dämpfungselement 8 aufweist. Das Dämpfungselement besteht aus einem zylindrischer Kolben 8 in korrespondierendem Zylinder 27 (Der Zylinder 27 kann als separates Bauteil dargestellt sein oder wird von der o.g. Bohrung gebildet). Kolben-/Zylinderkonfiguration optional als up-side-down Spanner (bei Lager über Kopf). Anzahl Hydraulikelemente: ein- oder mehrere Elemente in Axialrichtung, umfänglich oder in Kombination verteilt. Wirkrichtung: Kolben 8; 10 radial nach außen oder innen wirkend. b) Wirkungsweise: Dämpfung (Rückstellbewegung): durch die Schwenkbewegung des Exzenters 5 verändert sich der radiale Abstand zwischen der Mantelfläche 9 der Tasche 16 im Exzenter 5 und dem Zylinderboden, sodass der Hydraulikkolben 8 in den Zylinder 27 gedrückt wird. Das im Zylinder 27 bzw. im Nutgrund enthaltene Hydraulikmittel wird dabei gegen einen Strömungswiderstand aus diesem herausgedrückt. Für die Aufrechterhaltung des Kontaktes zw. Flügel 8 und Rampe 9 ist der Flügel 8 radial angefedert. Flügelfedern können sein: Schraubendruckfedern, Haarnadelfedern, Kaminfedern, etc., einzeln oder als Paket in Reihen- od. Parallelschaltung. Der Kolben 8 wirkt in Normalenrichtung oder schräg angestellt auf die innere Mantelfläche 9. Die Mantelfläche 9 kann dabei konzentrisch zum Exzenter 5 ausgeführt sein oder einer beliebigen Funktion folgen, vorzugsweise einer Verstärkungsfunktion, d.h. die radiale Distanz zw. Kolbenboden und innerer Mantelfläche 9 ändert sich mit der Schwenkbewegung stärker als beispielsweise zur äußere Mantelfläche des Exzenters 5 für die Aufnahme des Pulleylagers 26. Ausbildung des Strömungswiderstandes durch ein oder mehrere Leckspalt/-e 36 für gedrosselten Ablauf des durch den Kolbenweg zur hydr. Dämpfung verdrängten Öles. Besonders bevorzugt wird der Leckagespalt 36 über das Führungsspiel zwischen Kolben 8 und Zylinder bzw. Aufnahmeschlitz (bei Rechteckkolben 12) ausgebildet. Alternativ Rückschieben gegen Motoröldruck über Zulauf. Alternativ Leckölbohrung, welche mit fixem Querschnitt oder mittels Magnetventil in seinem Ablaufquerschnitt entsprechend dem ECU Steuersignal variablen Querschnitt bestückt ist. Umwandlung der Kolbenkraft in ein Exzentermoment durch die Rampe, welches letztlich eine Spannkraft auf das Zugmittel bewirkt.
Versorgung mit Hydraulikmittel: Mit Motoröl über entsprechenden Ölkanal 31, besonders bevorzugt durch einen Ringkanal ausgebildet von der zentralen Befestigungsschraube 34 und der Schraubenbohrung 32, wobei optional im Zulaufkanal ein Rückschlagventil 35 sein kann, sodass ein Rückschieben des Öles verhindert wird. Besonders bevorzugt ist das Rückschlagventil 35 unmittelbar am Zulauf des Hochdruckraumes angeordnet. In einer Variante bildet die Feder 29 für das Rückschlagventil 35 die Feder für den Flügel 8, 10, 12 mit aus. (Optional, s.g. Eigenblut, bei entsprechender Abdichtung) Evtl. zusätzliche Ölkammern innerhalb des Spanners 1 zur Erzeugung eines Ölreservoirs, durch Einbringung von Taschen. Abdichtung: Vorzugsweise ohne zusätzliche Abdichtung; bei Verwendung im trockenem Riementrieb kann das Leckageöl über separaten Kanal zurück in den Motorkreislauf geführt werden. Abdichtung zw. Exzenter 5 und Deckel 40 durch Flächendichtung oder Schnurdichtung, Abdichtung zw. Exzentergleitlager und Grundträger mittels Dichtung analog einer Drehdurchführung (z.B O-Ring oder Simmerring). Anpassung der Dämpfungsarbeit an die spezifischen Bedürfnisse des Zielmotors durch Anpassung Leckspalt 36; Anpassung Exzenter 5 (max. Versatz) oder Anpassung Kulisse (Übersetzung Winkel / Kolbenhub). Die Abdichtung des Hochdruckraumes 17a erfolgt in einer weiteren Ausführung prinzipiell durch die genannten Seitendeckel 40, welche sich wenigstens über die Höhe der Nut 27 erstrecken. Die Deckel 40 können im Bereich der Nut Formdichtringe oder Flächendichtungen aufweisen. Bei Verwendung im trockenem Riementrieb erstrecken sich die Deckel auch über die Tasche, wobei das Leckageöl über separaten Kanal zurück in den Motorkreislauf geführt wird, wobei dann zwischen Deckel und Exzenter Dichtungen zu verwenden sind, die eine Relativbewegung zulassen. Die Anpassung des Leckspaltes erfolgt vorzugsweise über das Axialspiel des Flügels, also die Differenz zwischen Nut- und Flügelbreite.
Die Reduzierung von Reibung und Verschleiß im Kolbenkontakt wird wie folgt gewährleistet: Der Kolben 8, 10 kann optional einen Gleitschuh bzw. eine Kappe 41 aufweisen zur Senkung von Verschleiß und Reibungsverlusten, optional zur Reibungserhöhung für zusätzliche Dämpfung. Ferner kann die Mantelfläche konisch ausgeführt sein, derart dass der Kontakt zum Druckstück oder zyl. Kolben außermittig von dessen Achse stattfindet und damit bei einer Schwenkbewegung des Exzenters der Kolben zum Drehen-/Schwingen angeregt wird. Das Exzenterlager ist wahlweise mit zusätzlicher reibungserhöhenden oder -senkenden Beschichtung oder Buchse ausgeführt. Das Pulleylager 26 ist vorzugsweise als Wälzlager und besonders bevorzugt als ein- oder zweireihiges Kugellager ausgebildet, wobei das einreihige Kugellager optional ein Schrägkugellager oder ein Vierpunktlager sein kann, oder wobei besonders bevorzugt das Kugellager als Dünnringlager ausgeführt ist; Optional ist es als Gleitlager und hierbei besonders bevorzugt als hydrodynamisches Gleitlager ausgeführt.
Die Reduzierung von Reibung und Verschleiß im Flügelkontakt wird wie folgt gewährleistet: Der Flügel 12 soll optional einen im Kontakt zur Rampe eine Leiste oder Kappe mit verbesserten Reibungsverhältnissen erhalten, um Verschleiß und Reibungsverluste zu senken, optional zur Reibungserhöhung für zusätzliche Dämpfung; optional ist der Flügel 12 aus äquivalenten Werkstoff hergestellt bzw. enthält entsprechenden Compount; im Vergleich zu einem zylindrischen Kolben weist die gezeigte Lösung bei größerem Schwenkbereich eine größere hydraulische Grundfläche auf, sodass das rückstellende Moment geringere Öldrücke und damit geringere Kontaktkräfte hervorruft.
Montage- und Herstellkonzept: Exzenter und Grundträger sind beispielhaft für PM-Technologie ausgeführt mit weitestgehend in Entformungsrichtung orientierten Designelementen; die Axialsicherung des schwenkbaren Exzenters 5 erfolgt durch eines mittels Normschrauben befestigten Deckels (für Muster) bzw. soll vorzugsweise durch Ausbildung entsprechender Absätze mit der Befestigungsschraube am Motor erfolgen. Die eng tolerierte Breite der Teile zur definierten Einstellung des Leckagespaltes 36 ist auch einfach durch Planschleifen bzw. vorsortierte der Flügel 12 realisierbar.
In einem weiteren Aufbau ist es zudem auch möglich, dass der Grundträger 2 durch einen oder mehrere starre Flügel 15 einen Drehkolben ausbildet. Der Exzenter ist mit zum Flügel korrespondierender Tasche ausgeführt. Die Seitendeckel dienen zur seitlichen Abgrenzung der Hochdruckkammer. Alternativ wird der Flügel im Exzenter 5 ausgebildet und die Tasche vom Grundträger 2. Die Spann- und Dämpfungsbewegung erfolgt rotativ, also durch Schwenkbewegung des exzentrisch gelagerten Spannrades 3. Beim Dämpfen wird ein Teil der Dämpfungsarbeit von der Zugmittelspannkraft, durch mech. Reibung im Exzenterlager verrichtet (z.B. in Form einer Notlaufeigenschaft), ausgelöst. Die Reibungsdämpfung kann durch Beschichtung und/oder durch Verwendung spezieller Beläge oder Materialien angepasst werden, derart, dass die hydraulische Dämpfung überwiegt und/oder dass die mech. Reibung bei der Rückstellbewegung 2/3 und die Reibung bei der Zustellbewegung 1/3 beträgt. Der wesentliche Anteil der Dämpfungsarbeit soll durch ein Hydraulikelement erfolgen. Die Ausbildung einer Druckkammer erfolgt durch einen Drehkolben, dessen Flügel bei einer Drehbewegung des Exzenters 5 relativ zum Grundträger 2 in einer korrespondierenden Kammer schwenkt. Je nach Flügel- und Kammerzahl sollen am Umfang verteilt vorzugsweise eine oder mehrere Druckkammern ausgebildet sein. Vorzugsweise sind radial wirkende Dichtleisten zwischen Grundträger mit Schwenkflügel und dem Exzenter eingebracht um Leckageöl zu begrenzen und den Druckaufbau in der Hochdruckkammer zu erhöhen. Wirkungsweise: Dämpfung (Rückstellbewegung, Kompressionsfase, Exzenter wird vom Zugmittel weggeschoben): mit der Schwenkbewegung stützt sich der Flügel stärker dem Ölpolster im Hochdruckraum ab, gleichzeitig wird durch den Flügel Öl aus der Kammer gegen einen Strömungswiderstand nach außen verdrängt; Spannen (Zustellbewegung, Expansionsfase, Exzenter bewegt sich in das Zugmittel hinein und spannt dieses): durch Vorspannfeder sowie Beaufschlagung des Flügels mit Druckmittel wird ein Drehmoment im Exzenter erzeugt. In dieser Arbeitsfase ist die Dämpfung nahezu Null. Die Ausbildung des Strömungswiderstand erfolgt durch ein oder mehrere Leckspalte (z.B. radial Spalt im Exzenterlager bzw. Spalt zw. Flügel und korrespondierender Mantelfläche im Exzenter; Axialspalt zw. den Deckelwandungen); vorzugsweise wird der Leckspalt durch das Axialspiel zwischen Flügel und Deckel ausgebildet, wobei sich die Spalthöhe durch den Breitenunterschied zw. Exzenter und Grundträger definiert, Be>Bg; Alternativ Rückschieben gegen Motoröldruck über den Zulauf; Alternativ Leckölbohrung welcher mit fixem Querschnitt oder mittels Magnetventil in seinem Ablaufquerschnitt entsprechend dem ECU Steuersignal variierbarem Querschnitt bestückt ist. Anpassung der Dämpfungsarbeit an die spezifischen Bedürfnisse des Zielmotors; Anpassung Leckagespalt, durch Abstimmung Flügelbreite zu Breite der Tasche und des Exzenter, gegebenenfalls Zugpaaren unterschiedlicher Breiten, durch Einstellung eines definierten Radialspaltes zw. Flügel und Kammer oder im Exzenterlager, durch Anpassung Exzenter (max. Versatz); und/oder durch Größe der Druckwirksamen Fläche am Schwenkflügel (hydr. Steife). Eine eng tolerierte Breite der Teile Grundträger 2 und Exzenter 5 zur definierten Einstellung des Leckagespaltes ist einfach durch Planschleifen realisierbar.
In einem weiteren Aufbau ist es zudem auch möglich, dass der Exzenter 5, mit den Seitendeckeln (nicht dargestellt) auf dem Grundträger 2 gleitgelagert ist. Dieser ist dann hohlzylindrisch ausgebildet und bildet mit seiner äußeren Mantelfläche die Zentrierung für das Spannradlager 26 aus. Mit seiner inneren Mantelfläche bildet zumindest Abschnittsweise eine Flügellaufbahn aus. Ein oder mehrere Einsteckflügel 19 sind im Grundträger 2, radial gegen Federkraft verschiebbar. Eine Vorspannfeder 6 ist wiederum zwischen Grundträger 2 und Exzenter 5 wirksam. Die Vorspannung bei Motorstillstand/-start (mittels Vorspannfeder 6) erfolgt über Vorspannfeder 6 wirksam zwischen Grundträger und Exzenter, wobei mögliche Federn 6 hierbei sein können: seitlich angeordnete Federn wie Schenkelfeder, Spiralfeder, Bogenfeder oder innerhalb des Exzenters mittels Bogenfeder; grundsätzlich kann die Vorspannung durch Federpaket in Reihen-/Parallelschaltung, bestehend aus ein- oder mehreren Kolbenfedern oder Vorspannfedern, erfolgen. Beim Dämpfen wird ein geringer Teil der Dämpfungsarbeit möglichst unidirektional durch mech. Reibung im Exzenterlager verrichtet (z.B. in Form einer Notlaufeigenschaft); die Höhe der Reibung kann durch Beschichtung und/oder durch Verwendung spezieller Beläge oder Materialien im Gleitlager angepasst werden; der Hauptteil der Dämpfungsarbeit soll durch ein Hydraulikelement erfolgen. Das Hydraulikelement ist mit folgenden Merkmalen versehen: Aufbau, Wirkungsweise: Äußere Mantelfläche vom Grundträger 2, Innere Mantelfläche vom Exzenter 5, Flügel 19 und Seitenwände bilden mindestens zwei Kammern (A, B) 17a, 17b aus; Bei Einsatz mehrere Flügel 19 können diese vorzugsweise gleichmäßig über den Umfang verteilt sein. Durch die exzentrische Anordnung der inneren Mantelfläche des Exzenters 5 verringert sich das Volumen der Kammer A während Volumen der Kammer B sich vergrößert, wenn der Exzenter 5 in Uhrzeigersinn geschwenkt wird. Dadurch wird das in Kammer A befindliche Öl (Hydraulikmittel) komprimiert und entgegen von Drosselwiderständen z.B. durch definierte Leckspalt verdrängt. Kammer B wird gleichermaßen mit Öl befüllt, vorzugsweise entdrosselt. Bei Richtungsumkehr der Schwenkbewegung wird das drosselfrei aus Kammer B verdrängte Öl zur Wiederbefüllung von Kammer A genutzt. Die Exzentrizität der inneren Mantelfläche am Exzenter 5 soll vorzugsweise den gleichen Betrag haben wie die Exzentrizität des Spannradlagers 26, kann aber auch größer oder kleiner sein. Ausbildung des Strömungswiderstands erfolgt: durch ein oder mehrere Leckspalte (z.B. radial Spalt im Exzenterlager bzw. Spalt zw. Flügel und korrespondierender Mantelfläche im Exzenter; Axialspalt zw. den Deckelwandungen); vorzugsweise wird der Leckspalt durch das Axialspiel zwischen Flügel und Deckel ausgebildet, wobei sich die Spalthöhe durch den Breitenunterschied zw. Exzenter und Flügel definiert, Be>Bf; Alternativ Rückschieben gegen Motoröldruck über den Zulauf; Alternativ Leckölbohrung welcher mit fixem Querschnitt oder mittels Magnetventil in seinem Ablaufquerschnitt entsprechend dem ECU Steuersignal variablen Querschnitt bestückt ist. Weiterhin ist es möglich, eine radiale Einprägung im Flügel vorzusehen, sodass sich trotzt Verkippung des Flügels 19 ein Strömungskanal zwischen Flügel 19 und Flügelnut 27 des Grundträgers 2 ausbildet, welcher sich bei Richtungsumkehr und damit Anlagewechsel des Flügels 19 bei Wiederbefüllung schließt. Ein oder mehrere Leckölbohrungen sind in Flügel oder Seitenwänden vorgesehen. Das Spannen in der Expansionsfase (Zustellbewegung) erfolgt durch Beaufschlagung der Kammer A mit Öldruck. Besonders bevorzugt ist das Rückschlagventil 35 unmittelbar am Zulauf der Kammer A vorgesehen. Zum Schutz vor Schmutzpartikeln kann ein Ölsieb im Zulauf eingebaut sein. Die Anpassung der Dämpfungsarbeit an die spezifischen Bedürfnisse des Zielmotors erfolgt durch: Anpassung Leckagespalt, durch Abstimmung Flügelbreite / Exzenterbreite; Größe der Druckwirksamen Fläche; Anpassung Exzenter (max. Versatz); am Schwenkflügel (hydr. Steife). Der Ausgleich der herstell- und montagebedingten Toleranz in der Zugmittelspannung erfolgt am mittig angeordneten Montageexzenter zum Ausgleich der Toleranz in der Riemenspannung, verursacht durch Herstelltoleranzen, ferner erlaubt diese Anordnung eine einfache Montage mit Zentralschraube und Kräfteverhältnisse. Der Spannradträger ist vorzugsweise als Blechumformteil ausgeführt. In weiteren Ausführungsformen ist die Exzenterlagerung innerhalb des Spannradlagers, der Exzenter bildet dabei am Innendurchmesser entsprechende Kammern aus, das Kammervolumen ändert sich hierbei neben der radialen Einschnürung bedingt durch den Exzenter auch durch die Veränderung der Segmentbreite.
Bezugszeichenliste

1: Zahnriemenspanner
2: Grundträger
3: Spannrolle
4: Feder-Dämpfungsmechanismus
5: Exzenter
6: Federeinrichtung
7: Dämpfer
8: erster Hydraulikkolben
9: erste Anlagefläche
10: zweiter Hydraulikkolben
11: zweite Anlagefläche
12: Radialschieber
13: dritte Anlagefläche
14: Drehkolbendämpfer
15: erster Flügel
16: erste Ausnehmung
17a: erste Druckkammer
17b: zweite Druckkammer
18: Flügelzellendämpfer
19: zweiter Flügel
20: zweite Ausnehmung
21: Zahnriemen
22: Grundabschnitt
23: erster Schwerpunkt
24: zweiter Schwerpunkt
25: Außenmantelfläche
26: Spannrollenlagerung
27: Aufnahme
28: Stirnseite
29: Abstützfeder
30: Stoßkraft
31: Ölzulauf
32: Zentralöffnung
33: Spalt
34: Montageschraube
35: Rückschlagventil
36: Leckagespalt
37: Anschlagsfläche
38: Gegenanschlagsfläche
39: Nockenscheibe
40: Deckel
41: Gleitkappe
42: Radialsteg
43: Dichtleiste

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 5558587 A [0002]
US 4721495 [0003]
US 6165091 A [0003]
US 5186690 A [0003]

Claims

Zahnriemenspanner (1) für einen einen unter Öl laufenden Zahnriemen aufweisenden Riementrieb, mit einem Grundträger (2), einem drehbar zu dem Grundträger (2) gelagerten sowie eine Spannrolle (3) rotatorisch lagernden Exzenter (5), und einem zwischen Grundträger (2) und Exzenter (5) wirkendem Feder-Dämpfungsmechanismus (4), wobei der Feder-Dämpfungsmechanismus (4) eine den Exzenter (5) relativ zu dem Grundträger (2) in einer ersten Drehrichtung vorspannende Federeinrichtung (6), sowie einen hydraulischen Dämpfer (7), der dämpfend auf eine Drehbewegung des Exzenters (5) relativ zu dem Grundträger (2) in einer, zu der ersten Drehrichtung entgegengesetzten, zweiten Drehrichtung wirkt, aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Dämpfer (7) ausgestaltet ist, an einen Ölkreislauf einer Verbrennungskraftmaschine angeschlossen zu sein.
Zahnriemenspanner (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Dämpfer (7) einen in dem Grundträger (2) verschiebbar aufgenommenen ersten Hydraulikkolben (8) aufweist, der an eine erste exzentrische Anlagefläche (9) des Exzenters (5) angedrückt ist.
Zahnriemenspanner (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Dämpfer (7) einen in dem Exzenter (5) verschiebbar aufgenommenen zweiten Hydraulikkolben (10) aufweist, der an eine zweite exzentrische Anlagefläche (11) des Grundträgers (2) angedrückt ist.
Zahnriemenspanner (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Dämpfer (7) einen in dem Grundträger (2) verschiebbar aufgenommenen sowie im Querschnitt rechteckförmig ausgestalteten Radialschieber (12) aufweist, der an eine dritte exzentrische Anlagefläche (13) des Exzenters (5) angedrückt ist.
Zahnriemenspanner (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Dämpfer (7) mehrere Radialschieber (12) aufweist, die in dem Grundträger (2) verschiebbar aufgenommen sind und an der dritten exzentrischen Anlagefläche (13) des Exzenters (5) angedrückt sind.
Zahnriemenspanner (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Dämpfer (7) als Drehkolbendämpfer (14) ausgeführt ist.
Zahnriemenspanner (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein fest an dem Grundträger (2) befestigter Flügel (15) des Drehkolbendämpfers (14) so in eine radiale Ausnehmung (16) des Exzenters (5) hineinragt, dass zwei voneinander durch den Flügel (15) getrennte Druckkammern (17a, 17b) ausgebildet sind.
Zahnriemenspanner (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Dämpfer (7) als Flügelzellendämpfer (18) ausgeführt ist.
Zahnriemenspanner (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Dämpfer (7) einen radial verschiebbar in dem Grundträger (2) aufgenommenen Flügel (19) aufweist, wobei der Flügel (19) so in eine Ausnehmung (20) des Exzenters (5) hineinragt, dass zwei voneinander durch den Flügel (19) getrennte Druckkammern (17a, 17b) ausgebildet sind.
Verbrennungskraftmaschine mit einem einen Zahnriemenspanner (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 aufweisenden Riementrieb, wobei der Dämpfer (7) an einen Ölkreislauf angeschlossen ist.