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Die Erfindung betrifft einen Ringspanner für ein Zugmittel eines Zugmitteltriebs und einen solchen Zugmitteltrieb.
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Aus dem Stand der Technik sind sogenannte Ringspanner bekannt, welche um ein Abtriebsrad eines Zugmitteltriebs angeordnet ist, um einen Öffnungswinkel des Zugmittels und damit Spannung und Ausrichtung des Zugmittels einzustellen. Ein solches Zugmittel ist beispielsweise ein Riemen, insbesondere ein Keilriemen in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs. In der Regel ist eine erste Spannrolle vorgesehen, welche bei der Montage des Ringspanners ausgerichtet wird und eine zweite Spannrolle, welche an einem Ringhebel geführt mit einer vorbestimmten Spannung gegen das Zugmittel gedrückt wird. Alternativ ist auch die erste Spannrolle mit einer Vorspannung gegen das Zugmittel gedrückt, beispielsweise mittels eines Gehäusehebels, welcher drehbar aufgehängt ist und in welchem eine Druckfeder und der Ringhebel geführt sind. In dieser Ausführungsform stützen sich die Spannrollen des Ringhebels und des Gehäusehebels mittels der Druckfeder gegeneinander ab und sind somit um ein Hebelzentrum schwimmend gelagert an dem Zugmittel abgestützt. In einigen Ausführungsformen ist das Hebelzentrum konzentrisch zu der Rotationsachse des betreffenden Antriebsrads beziehungsweise der Abtriebswelle angeordnet. Aus dieser Abstützungskonfiguration ergibt sich eine Federvorspannung und Zugmittelvorspannung, welche bei der Erstmontage an die jeweilige Geometrie und fertigungsbedingte Schwankungen der jeweiligen Toleranzlage angepasst justiert werden muss. Schwankungen sind unter anderem verursacht von Längentoleranz des Zugmittels, Positionstoleranzen, Durchmessertoleranzen der Räder und Rollen, sowie Toleranzen der Druckfederkennzahl. Die Schwankungen summieren sich dabei derart, dass der Arbeitsbereich des Öffnungswinkels des Ringspanners entsprechend gewählt werden muss, dass nach dem Justieren betriebsbedingte Schwingungen und alterungsbedingte Schwankungen des Zugmittels ausreichend ausgeglichen werden können. Daraus folgt, dass die Feder größer dimensioniert werden muss als dies ohne die fertigungsbedingten Schwankungen notwendig ist. Daraus ergibt sich in vielen Fällen toleranzbedingt eine höhere maximale Zugmittelkraft, woraus eine höhere Zugmittelbelastung folgt und höhere Reibverluste auftreten.
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Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile zumindest teilweise zu überwinden. Die erfindungsgemäßen Merkmale ergeben sich aus den unabhängigen Ansprüchen, zu denen vorteilhafte Ausgestaltungen in den abhängigen Ansprüchen aufgezeigt werden. Die Merkmale der Ansprüche können in jeglicher technisch sinnvollen Art und Weise kombiniert werden, wobei hierzu auch die Erläuterungen aus der nachfolgenden Beschreibung sowie Merkmale aus den Figuren hinzugezogen werden können, die ergänzende Ausgestaltungen der Erfindung umfassen.
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Die Erfindung betrifft einen Ringspanner für ein Zugmittel eines Zugmitteltriebs, aufweisend zumindest die folgenden Komponenten:
- - eine erste Spannrolle;
- - eine zweite Spannrolle;
- - eine Druckfeder zum Bereitstellen einer Vorspannkraft mittels zumindest einer der Spannrollen gegen ein Zugmittel;
- - einen ersten Ringhebel, aufweisend ein Hebelzentrum, ein erstes Rollenende und ein erstes Federende, wobei das erste Rollenende mit der ersten Spannrolle kraftübertragend verbunden ist;
- - und einen zweiten Ringhebel, aufweisend das Hebelzentrum, ein zweites Rollenende und ein zweites Federende, wobei das zweite Rollenende mit der zweiten Spannrolle kraftübertragend verbunden ist,
wobei die Druckfeder vorgespannt zwischen dem ersten Federende und dem zweiten Federende angeordnet ist und wobei das erste Federende und/oder das zweite Federende justierbar ist, so dass der Lagerabstand zwischen dem ersten Federende und dem zweiten Federende einstellbar ist.
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Der Ringspanner ist vor allem dadurch gekennzeichnet, dass die Druckfeder eine Schraubenfeder mit einer Windungsteilung ist und das justierbare Federende mittels eines zu der Windungsteilung korrespondierenden Federgewindes mit der Druckfeder im kraftübertragenden Eingriff steht, wobei der Lagerabstand mittels relativen Verdrehens des Federgewindes zur Druckfeder einstellbar ist.
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Der hier vorgeschlagene Ringspanner ist für ein Zugmittel eingerichtet, beispielsweise einen Riemen, bevorzugt einen Keilriemen eines Zugmitteltriebs, bevorzugt für eine Verbrennungskraftmaschine. Hierzu weist der Ringspanner eine erste Spannrolle auf, welche beispielsweise vor dem jeweiligen Antriebsrad beziehungsweise Abtriebsrad, welches von dem Zugmittel angetrieben oder welches das Zugmittel antreibt, in Laufrichtung des Zugmittels und eine zweite Spannrolle hinter dem Antriebsrad beziehungsweise dem Abtriebsrad oder umgekehrt angeordnet ist. Das Antriebsrad oder Abtriebsrad wird im Folgenden als Zugmittelrad bezeichnet.
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Die erste Spannrolle ist mittelbar oder unmittelbar mit dem ersten Federende des ersten Ringhebels fixiert verbunden. Der erste Ringhebel ist relativ zu dem Zugmittelrad fixiert oder schwimmend, also über die Druckfeder abgestützt gegen die zweite Spannrolle, gegen das Zugmittel vorgespannt. Der erste Ringhebel ist als zu einem Gehäuse beweglicher Hebel, beispielsweise als flaches, bevorzugt eingehaustes Blechteil, oder als Gehäusehebel ausgeführt. Ein Gehäusehebel ist dazu eingerichtet, die Druckfeder und/oder den (hier dann zweiten) Ringhebel der zweiten Spannrolle einzuhausen und/oder zu führen.
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Die zweite Spannrolle ist mittelbar oder unmittelbar mit dem ersten Federende des zweiten Ringhebels fixiert verbunden. Der zweite Ringhebel ist relativ zu dem Zugmittelrad fixiert oder schwimmend, also über die Druckfeder abgestützt gegen die erste Spannrolle, gegen das Zugmittel vorgespannt. Der zweite Ringhebel ist als zu einem Gehäuse beweglicher Hebel, beispielsweise als flaches, bevorzugt eingehaustes Blechteil oder als Gehäusehebel ausgeführt. Ein Gehäusehebel ist dazu eingerichtet, die Druckfeder und/oder den (hier dann ersten) Ringhebel der zweiten Spannrolle einzuhausen und/oder zu führen.
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Einer der oder beide Ringhebel sind dabei um ein (gemeinsames) Hebelzentrum verschwenkbar, wobei dieses bevorzugt konzentrisch zu dem Zugmittelrad angeordnet ist. Die Ringhebel weisen jeweils ein Federende auf, gegen welches die Druckfeder mit ihrer Vorspannkraft wirkt. Die Druckfeder weist jeweils ein entsprechendes (erstes und zweites) Hebelende auf, welches an dem jeweiligen Federende der Ringhebel anliegt oder mittelbar auf dieses einwirkt.
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Hierbei ist nun vorgesehen, dass das erste Federende und/oder das zweite Federende zur Aufnahme des korrespondierenden Hebelendes der Druckfeder justierbar ist. Daraus folgt, dass der Abstand zwischen den Hebelenden der Druckfeder und der ersten Spannrolle veränderbar ist. Infolgedessen ist es möglich, die Druckfeder gegenüber den vorbekannten Lösungen mit einer geringeren Länge auszustatten, weil die Schwankungen der Toleranzen allein über das zumindest eine justierbare Federende ausgleichbar sind. Damit sind also sowohl die Toleranz der Federkennzahl der Druckfeder als auch die übrigen eingangs genannten Toleranzen ausgleichbar. Bei dem Ausgleichen führt in einer Ausführungsform, bei welcher die Druckfeder zum Justieren gestaucht wird, allein die entsprechende Verkürzung der Druckfeder zu einem veränderten Betriebsverhalten. Das Ausgleichen der übrigen Schwankungen hat keinen Einfluss auf das Betriebsverhalten des Ringspanners.
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In einer besonders bevorzugten Ausführungsform sind sowohl das erste Federende als auch das zweite Federende justierbar.
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Die Druckfeder ist bevorzugt als Schraubendrehfeder und zudem als Bogenfeder ausgeführt. Alternativ ist die Druckfeder als eine Art Blattfeder, Tellerfederstapel oder ähnliches ausgeführt.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform des Ringspanners umfasst das erste Rollenende des ersten Ringhebels und/oder das zweite Rollenende des zweiten Ringhebels ein Einstellmittel, so dass die Hebellänge einstellbar ist.
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Bei dieser vorteilhaften Ausführungsform ist ebenfalls rollenseitig ein Einstellmittel vorgesehen. Bevorzugt ist diese Einstellmöglichkeit in Kombination mit einer Justierbarkeit nur eines der beiden Federenden, bevorzugt des jeweils anderen Ringhebels. Auch hierdurch ist die Nulllage der Druckfeder, also der Abstand zu der ersten Spannrolle und der Abstand zu der zweiten Spannrolle frei einstellbar. Damit ist ebenfalls nicht nur der Öffnungswinkel, sondern auch die (Winkel-) Ausrichtung des Öffnungswinkels des Zugmittels einstellbar.
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Erfindungsgemäß ist die Druckfeder eine Schraubenfeder mit einer Windungsteilung, wobei das justierbare Federende mittels eines zu der Windungsteilung korrespondierenden Federgewindes mit der Druckfeder im kraftübertragenden Eingriff steht und wobei der Lagerabstand mittels relativen Verdrehens des Federgewindes zur Schraubenfeder einstellbar ist.
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Dabei ist die Länge der Schraubenfeder ohne ein (zusätzliches) Stauchen der Druckfeder ausgleichbar. Eine aus dem Justiervorgang resultierende Erhöhung der Zugmittelspannung ist damit vermeidbar.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform des Ringspanners umfasst das justierbare Federende eine Spindel und eine Spindelmutter, wobei die Spindelmutter das entsprechende Hebelende der Druckfeder aufnimmt und bevorzugt die Spindelmutter einen Rotationsanschlag aufweist, so dass die Spindelmutter rotatorisch fixiert ist.
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Eine Spindel hat mehrere Vorteile, beispielsweise ein selbsthemmend ausführbares Gewinde, eine gute und einfache Zugänglichkeit für ein entsprechendes Werkzeug, zum Beispiel einen Sechskantschlüssel, und bei einer Ausführung der Druckfeder als Schraubenfeder kann die Spindel in das Federkernzentrum der Schraubenfeder hineinragen, so dass ein kompakter Aufbau des Federendes möglich ist. Die Spindel ist in einer Ausführungsform axial fixiert und rotierbar gelagert, während die Spindelmutter axial bewegbar und rotatorisch fixiert ist. Rotatorisch fixiert bedeutet, dass sich die Spindelmutter nicht um die Spindelachse drehen kann. Alternativ ist die Spindel axial bewegbar und rotatorisch fixiert, während die Spindelmutter rotierbar und axial fixiert ist. Oder die Spindel ist sowohl axial als auch rotatorisch bewegbar, während die Spindelmutter sowohl axial als auch rotatorisch fixiert ist.
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Bei einer axial fixierten und rotierbaren Spindel ist die Spindelmutter bevorzugt mit einem Rotationsanschlag ausgestattet, beispielsweise mittels einer oder mehrerer Ecken, welche mit einem Gehäuse axial frei bewegbar in Anlage gebracht ist/sind, so dass die Spindelmutter rotatorisch fixiert ist und gegen ein Mitdrehen mit der Spindel gelagert ist. Alternativ ist die Spindelmutter beispielsweise allein mittels der Anlage an der Druckfeder rotatorisch fixiert.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform des Ringspanners sind die Druckfeder und das justierbare Federende in einem Gehäuse eingefasst, wobei das Gehäuse eine Durchgangsöffnung zum Justieren des justierbaren Federendes aufweist.
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Hierbei ist ein Gehäuse für die Druckfeder vorgesehen, wobei das Gehäuse bevorzugt als Gehäusehebel ausgeführt ist, also einen der beiden Ringhebel bildet, und die Fixierung für die erste Spannrolle oder die zweite Spannrolle umfasst. Bevorzugt ist in dem Gehäuse ein Schmierraum für die Druckfeder vorgesehen. Das justierbare Federende beziehungsweise eines der beiden justierbaren Federenden ist im Inneren des Gehäuses angeordnet, und von außen zugänglich. Dafür ist eine Durchgangsöffnung vorgesehen, durch welche ein entsprechendes Werkzeug, zum Beispiel ein Stift oder ein Sechskantschlüssel hindurchführbar ist. Sofern das Gehäuse einen Schmierraum bildet, umfasst entweder das eingehauste justierbare Federende ein Dichtmittel oder die Durchgangsöffnung ist mit einem dichtenden Verschluss, zum Beispiel einem Deckel, versehen.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform des Ringspanners ist der das justierbare Federende umfassende Ringhebel als Gehäuse ausgeführt und zwischen Gehäuse und Spindel oder Spindelmutter ist eine stirnseitige Rastierung vorgesehen, mittels welcher die jeweils eingestellte Justierposition mittels der Vorspannkraft der Druckfeder sicherbar ist.
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Bei dieser vorteilhaften Ausführungsform findet zwischen dem Gehäuse und dem zweiten Ringhebel keine Relativbewegung statt. Der Ringspanner ist also mit einem Gehäusehebel ausgeführt und die beiden Spannrollen sind schwimmend gelagert. Dadurch ist die eingestellte Justierposition mittels einer Rastierung am Gehäuse gesichert. Beim Einstellen springt das rotierbare Element, also die Spindel oder die Spindelmutter, in die jeweils nächste Raststellung der Rastierung. Das rotierbare Element wird infolge des axialen Drucks ausgehend von der Druckfeder in der eingestellten Justierposition, also der entsprechenden Raststellung, gehalten. Bevorzugt ist hierzu die Rastierung als korrespondierende Rastverzahnung mit keilförmigen Zähnen ausgeführt, so dass ein Justieren ohne Spezialwerkzeug beziehungsweise ohne größeren Montageaufwand nur in eine Richtung möglich ist, bevorzugt jene die Federlänge verkürzende Richtung. Alternativ ist eine Einstellung in beiden Richtungen möglich, beispielsweise indem die Rastierung aus Vertiefungen und korrespondierenden Noppen ausgeformt.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform des Ringspanners ist der das justierbare Federende umfassende Ringhebel als Gehäuse ausgeführt und das Gehäuse weist eine Rastanlage und das justierbare Federende weist eine zur Rastanlage korrespondierende Rastmarke auf, wobei die jeweils eingestellte Justierposition mittels der in die Rastanlage eingreifenden Rastmarke sicherbar ist.
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Bei dieser alternativen oder ergänzenden Ausführungsform findet zwischen dem Gehäuse und dem zweiten Ringhebel keine Relativbewegung statt. Der Ringspanner ist also mit einem Gehäusehebel ausgeführt und die beiden Spannrollen sind schwimmend gelagert. Hier ist eine Rastanlage vorgesehen, welche beispielsweise mittels einer Schiene mit einseitiger Verzahnung gebildet ist und eine entsprechende Rastmarke in die Verzahnung gedrückt wird, bevorzugt mittels der Vorspannkraft der Druckfeder. Eine solche Schiene ist beispielsweise als zur Einstellachse geneigte Öffnung beziehungsweise Vertiefung in dem Gehäuse gebildet. Die Einstellachse steht senkrecht auf die von dem Hebelende der Druckfeder und dem betreffenden justierbaren Federende gebildeten Ebene.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform des Ringspanners weist das Gehäuse eine Sichtöffnung auf, mittels welcher die jeweils eingestellte Justierposition des betreffenden Federendes von außerhalb des Gehäuses sichtbar ist, wobei bevorzugt die Rastanlage gemäß der obigen Beschreibung die Sichtöffnung bildet.
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Bei einer Ausführungsform des justierbaren Federendes als Spindel mit Spindelmutter ist beispielsweise an dem rotierbaren und/oder axial bewegbaren Element eine Marke vorgesehen, welche in einer Langlochöffnung geführt ist. Die Langlochöffnung ist entsprechend quer, parallel oder geneigt zur Spindelachse ausgerichtet. Bei einer Ausführungsform mit einer Rastanlage und Rastmarke ist bevorzugt die Rastanlage als Sichtöffnung ausgeführt, so dass die Rastmarke von außen sichtbar ist.
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Somit kann von der Lage der (Rast-) Marke auf die korrekte Justierung des betreffenden Federendes geschlossen werden.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform des Ringspanners ist das zumindest eine justierbare Federende im Betrieb mittels eines Aktuators justierbar, so dass die Vorspannkraft der Druckfeder an vorliegende Betriebsbedingungen anpassbar ist.
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Bei dieser vorteilhaften Ausführungsform ist eine präzise Anpassung einer erforderlichen Vorspannkraft für vorliegende Betriebsbedingungen im Betrieb ermöglicht. Diese Anpassung ist bevorzugt dynamisch, bevorzugt eingebunden in einen Regelkreis, ausführbar. Eine beispielhafte Betriebsbedingung ist die Anforderung einer verringerten Zugmittelspannung, so dass die resultierende Reibung und Querkräfte auf den Zugmitteltrieb verringert sind und der Wirkungsgrad des Zugmitteltriebs und/oder des Antriebsaggregats, beispielsweise der Verbrennungskraftmaschine steigerbar ist. Beispielsweise ist dies für einen Betriebszustand ohne Kraftübertragung mittels des Zugmitteltriebs nützlich. Besonders vorteilhaft ist es aber, die Zugmittelspannung angepasst auf das aktuell zu übertragende oder das aktuell maximale Drehmoment, beispielsweise zum Lichtmaschinenbetrieb eines Startergenerators zu reduzieren, welches beispielsweise (deutlich) geringer als ein Anlassdrehmoment oder ein Boost-Drehmoment ist. Bevorzugt ist der Aktuator ein Elektromotor, beispielsweise ein Servomotor. In einer bevorzugten Ausführungsform ist ein Übersetzungsgetriebe und/oder ein Umlenkgetriebe, beispielsweise ein Winkelgetriebe vorgesehen. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist das justierbare Federende separat vom Aktuatorzugriff justierbar. Alternativ ist das justierbare Federende regelungstechnisch mittels des Aktuators justierbar.
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Die Erfindung betrifft ebenfalls einen Zugmitteltrieb für einen Antriebsstrang, aufweisend zumindest die folgenden Komponenten:
- - ein Abtriebsrad zur Drehmomentabgabe;
- - ein Nebenrad zur Drehmomentaufnahme;
- - ein Zugmittel zum Übertragen eines Drehmoments zwischen dem Abtriebsrad und dem Nebenrad;
- - zumindest einen Ringspanner nach einer Ausführungsform gemäß der obigen Beschreibung bei dem Abtriebsrad und/oder bei dem Nebenrad zum Erzeugen der gewünschten Zugspannung in dem Zugmittel, wobei bevorzugt das Hebelzentrum konzentrisch zu dem Abtriebsrad beziehungsweise zu dem Nebenrad angeordnet ist.
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Der hier vorgeschlagene Zugmitteltrieb ist dazu eingerichtet, ein Drehmoment mittels eines Zugmittels, zum Beispiel einem Riemen, bevorzugt einem Keilriemen, von einem Abtriebsrad auf ein Nebenrad zu übertragen. Das Abtriebsrad ist beispielsweise mit einer Kurbelwelle einer Verbrennungskraftmaschine verbunden. Das Nebenrad ist beispielsweise mit der Eingangswelle eines Generators oder einer Klimapumpe verbunden. Der Ringspanner ist bei dem Abtriebsrad zum Spannen des Zugmittels eingehend auf das Abtriebsrad und ausgehend von dem Abtriebsrad angeordnet. Alternativ oder ergänzend ist ein (weiterer) Ringspanner beim Nebenrad mit gleicher Funktion angeordnet.
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Mittels des hier vorgeschlagenen Ringspanners ist eine freie Einstellung der gewünschten Zugspannung im Zugmittel der Öffnungswinkel, und bevorzugt auch die (Winkel-) Ausrichtung des Öffnungswinkels, einstellbar. Zugleich ist dabei die Druckfeder lediglich verlagerbar oder spannungsfrei verkürzbar, so dass die erforderliche Vorspannkraft in einem deutlich reduzierten Toleranzbereich auslegbar ist. Bei dem hier vorgeschlagenen Zugmitteltrieb mit dem zumindest einen Ringspanner nach einer Ausführungsform gemäß der obigen Beschreibung ist die Zugmittelspannung und damit die Zugmittelreibung in einem geringeren reduzierten Toleranzbereich einstellbar und somit insgesamt reduzierbar.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Antriebsstrang vorgeschlagen, aufweisend ein Antriebsaggregat mit einer Abtriebswelle, zumindest ein Nebenaggregat mit einer Nebenwelle und einen Zugmitteltrieb gemäß der obigen Beschreibung, wobei die Abtriebswelle über das Abtriebsrad mittels des Zugmitteltriebs über das entsprechende Nebenrad mit dem zumindest einen Nebenaggregat drehmomentübertragend verbindbar ist.
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Der hier vorgeschlagene Antriebsstrang weist ein Antriebsaggregat mit einer Abtriebswelle, beispielsweise eine Verbrennungskraftmaschine mit einer Kurbelwelle, auf, welche mittels des Zugmitteltriebs die Nebenwelle eines Nebenaggregats antreibt, beispielsweise die Antriebswelle eines Generators oder einer Klimapumpe. Dabei ist das Zugmittel mittels des zumindest einen Ringspanners zumindest bei zwei Verbindungsabschnitten des Zugmittels zwischen zwei Rädern gespannt ist. Zudem sind Schwingungen und eine alterungsbedingte Abnahme der Zugmittelspannung ausgleichbar. Bei dem hier vorgeschlagenen Antriebsstrang ist ein Zugmitteltrieb derart einstellbar, dass die Zugmittelspannung ausreichend groß aber so gering wie möglich unter den geometrischen Bedingungen, zum Beispiel dem Öffnungswinkel und/oder der Ausrichtung des Öffnungswinkels, einstellbar ist.
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Die oben beschriebene Erfindung wird nachfolgend vor dem betreffenden technischen Hintergrund unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen, welche bevorzugte Ausgestaltungen zeigen, detailliert erläutert. Die Erfindung wird durch die rein schematischen Zeichnungen in keiner Weise beschränkt, wobei anzumerken ist, dass die Zeichnungen nicht maßhaltig sind und zur Definition von Größenverhältnissen nicht geeignet sind. Es wird dargestellt in
- 1: einen Ringspanner bei einem Nebenrad mit gespanntem Zugmittel;
- 2: eine Prinzipdarstellung eines zweiten Federendes mit Federgewinde;
- 3: das Federgewinde gemäß 2 im Detail;
- 4: eine Prinzipdarstellung des zweiten Federendes mit rotierbarer und axial bewegbarer Spindel;
- 5: ein Ringspanner mit praktischem Werkzeugzugriff;
- 6: eine Prinzipdarstellung einer rotierbaren und axial bewegbaren Spindel für einen Ringspanner, wie er 5 gezeigt ist;
- 7: einen Ausschnitt eines Ringspanners mit einer rotierbaren und axial fixierten Spindel;
- 8: eine Spindelmutter in einem Gehäuse mit Rotationsanschlag, beispielsweise für die Ausführungsform gemäß 7;
- 9: einen Ausschnitt eines Ringspanners mit einer mittels eines Aktuators dynamisch rotierbaren und axial fixierten Spindel;
- 10: ein Kraftdiagramm der Druckfeder und
- 11: ein Antriebsstrang in einem Kraftfahrzeug.
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in 1 ist ein Ringspanner 1 gezeigt, bei welchem eine erste Spannrolle 4 und eine zweite Spannrolle 5 auf ein Zugmittel 2 spannend einwirken, wobei das Zugmittel 2 auf einem zentral, hier konzentrisch zum Hebelzentrum 7 angeordneten Nebenrad 33 geführt ist. Die erste Spannrolle 4 ist dabei an dem ersten Rollenende 8 des ersten Ringhebels 6 fixiert. Die Druckfeder 10 wirkt gegen das erste Federende 9 des ersten Ringhebels 9, so dass der erste Ringhebel 6 entlang des Hebelwegs 43 um das Hebelzentrum 7, welches hier auch das Rotationszentrum des Nebenrads 33 ist, bewegbar ist. Auf der anderen Seite ist die zweite Spannrolle 5 von dem Gehäuse 67, welches hier bevorzugt als um das Hebelzentrum 7 verkippbarer zweiter Ringhebel 25, also als Gehäusehebel, ausgeführt ist, gemäß bevorzugter Ausführungsform mittels der Druckfeder 10 schwimmend gelagert, gegen das Zugmittel 2 gedrückt. Alternativ ist der zweite Ringhebel 25 fixiert und die Winkellage der zweiten Spannrolle 5 wird (einmalig) bei der Montage eingerichtet. Das zweite Hebelende 12 der Druckfeder 10 wirkt gegen das zweite Federende 14, welches beim zweiten Rollenende 15 angeordnet ist. Die Druckfeder 10 wirkt mit ihrer Vorspannkraft 13 sowohl gegen das zweite Federende 14 als auch gegen das erste Federende 9. Die Druckfeder 10 ist entlang des Federwegs 44 stauchbar. Das zweite Federende 14 und/oder das erste Federende 9 ist justierbar, wobei hier keine Details dargestellt sind. Für vorteilhafte Ausführungsformen eines justierbaren Federendes wird auf die nachfolgenden Figuren verwiesen. Hierdurch ist der Lagerabstand 16 zwischen dem ersten Federende 9 und dem zweiten Federende 14 einstellbar beziehungsweise justierbar, weil bevorzugt die Druckfeder 19 in ihrer Länge beziehungsweise Vorspannkraft bereits sehr viel präziser angepasst einsetzbar ist und somit das Einstellen lediglich als Justieren anzusehen ist. In der hier gezeigten Ausführungsform ist zudem das optionale Einstellmittel 17 vorgesehen, mittels welchem die Hebellänge 18 des ersten Ringhebels 6 veränderbar ist. Bei dieser Ausführungsform des Ringspanner 1 ist somit die Lage der Druckfeder 10 frei einstellbar und daraus resultierend nicht nur der Öffnungswinkel 42 sondern auch die Ausrichtung des Öffnungswinkel 42 einstellbar.
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In 2 ist ein Ausschnitt eines zweiten Ringhebels 25, welcher als Gehäusehebel also einstückig mit dem Gehäuse 67 gebildet ist, im Prinzip dargestellt. Das zweite Federende 14 nimmt eine Druckfeder 10 auf, welche als Schraubenfeder 19 ausgebildet ist, wobei die Druckfeder 10 hier und in den 4 und 6 der Einfachheit halber entlang einer begradigten Federachse dargestellt ist. In der Darstellung links des Federendes 14 ist eine Federwindung 47 frei und rechts hin zum ersten Hebelende 11 (vergleiche 1) ist die vorgespannte Federseite 48 angeordnet. Das zweite Federende 14 weist ein Federgewinde 21 auf und mittels Verdrehens, also Verschraubens des zweiten Federendes 14 ist der Lagerabstand 16 ohne eine aus der Verkürzung einstellbar. Die freie Federwindung 47 nimmt an der Federarbeit nicht teil. Zum Einstellen des Federendes 14 ist eine Durchgangsöffnung 26 in dem Gehäuse 67 vorgesehen, durch welche hindurch eine Werkzeugöffnung 46, beispielsweise für einen Stift zugänglich ist. Die Durchgangsöffnung 26 ist hier mittels eines Dichtmittels 45 abgedichtet, so dass das Innere des Gehäuses 67 als Schmierraum ausgeführt werden kann. In der Darstellung links ist eine Rastierung 27 vorgesehen, also als Gegenlager von der Vorspannkraft 13 belastet (vergleiche 1), so dass die eingestellte Justierposition gesichert ist. Die Durchgangsöffnung 26 ist hierbei bevorzugt zudem als Sichtöffnung ausgeführt, durch welche die eingestellte Position des Federendes 14 erkennbar ist.
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In 3 ist das Federende 14 gemäß 2 ausschnittsweise im Detail dargestellt, wobei zu erkennen ist, dass die Windungsteilung 20 des Federgewindes 21 der Druckfeder 10, welche als Schraubenfeder 19 ausgeführt ist, korrespondierend ausgebildet ist. Entsprechend sind die Gewindetiefe 49 und die Muttergewindebreite 50 der gewählten Schraubenfeder 19 angepasst. Das Gehäuse 67 bildet das Rotationslager, bevorzugt als Gleitlager für das Federende 14.
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In 4 ist eine alternative Ausführungsform gezeigt, bei welcher die Druckfeder 10, hier ebenfalls (optional) als Schraubenfeder 19 ausgeführt, stauchbar ist, indem eine entlang der Achse der Druckfeder 10 bewegte Spindel 22 das zweite Federende 14 bildet. Die Spindelmutter 23 ist hierbei um die Achse der Druckfeder 10 angeordnet. Hierbei ist die Spindel 22 mittels der Formaufnahme 21, in welche der Federdraht der Druckfeder 10 eingeführt ist, von der Vorspannkraft 13 der Druckfeder gegen ein Rotieren gesichert. Die Spindelmutter 23 ist hierbei ähnlich wie bei der Ausführungsform gemäß 2 von außen durch eine Durchgangsöffnung 26, welche bevorzugt ebenfalls als Sichtöffnung 30 ausgeführt ist, mittels eines entsprechenden Werkzeugs mittels der Werkzeugöffnung 46 betätigbar und mittels einer entsprechenden Rastierung 27 infolge der Vorspannkraft 13 gesichert.
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In 5 ist schematisch ein Ringspanner 1 gezeigt, wobei hier beim ersten Federende 14 eine Buchse mit einer Durchgangsöffnung 26 (hier verdeckt, vergleiche 6) für eine dargestellte Zugriffsrichtung 53 für ein Werkzeug ausgeführt ist. Im Übrigen ist der dargestellte Ringspanner 1 mit dem in 1 dargestellten Ringspanner 1 bevorzugt identisch und insoweit wird auf die zugehörige Beschreibung verwiesen. Alternativ ist der zweite Ringhebel 25 als flaches Blech ausgeführt, beispielsweise wie der erste Ringhebel 6 in 1, und/oder der erste Ringhebel 6 als Gehäusehebel, also einstückig mit dem Gehäuse 67, ausgeführt, beispielsweise wie der zweite Ringhebel 25 in 1.
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In 6 ist eine Ausführungsform eines zweiten Federendes 14 dargestellt, welches für die Zugriffsrichtung 53 für ein Werkzeug gemäß der Darstellung in 5 eingerichtet ist. Die Durchgangsöffnung 26 für ein Werkzeug ist somit in Verlängerung der Achse der Druckfeder 10, welche hier ebenfalls (optional) als Schraubenfeder 19 ausgeführt ist, angeordnet. Ebenso befindet sich in der Verlängerung der Achse der Druckfeder 10 die Werkzeugöffnung 46. Hierbei ist das zweite Federende 14 als axial bewegbare und rotierbare Spindel 22 in einer in dem Gehäuse 67 fixierten Spindelmutter 23 ausgeführt. Die Spindel 22 weist dabei eine Rastmarke 29 auf, welche entsprechend der eingestellten Justierposition in einer Rastanlage 28 anliegt. Die Rastanlage 28 ist hierbei zudem als Sichtöffnung 30 ausgeführt, so dass die eingestellte Lage von außen ablesbar ist. Auch hierbei wird zur Einstellung der Justierposition die Druckfeder 10 gestaucht.
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In 7 ist ein Ausschnitt eines Ringspanners 1 gezeigt, bei welchem unten angeschnitten noch die zweite Spannrolle 5 zu erkennen ist. Auch hier ist eine Zugriffsrichtung 53, wie sie in 5 dargestellt ist, eingerichtet. Hierbei ist die Werkzeugöffnung 46, hier als Sechskantvertiefung dargestellt, direkt nach außen reichend ausgeführt und ein Bestandteil einer axial fixierten und rotierbaren Spindel 22 ausgeführt. Die Spindel 22 treibt dabei eine Spindelmutter 23 an, wodurch die Druckfeder 10, welche abermals (optional) als Schraubenfeder 19 dargestellt ist, gestaucht wird und die Vorspannkraft 13 justiert wird. Die Spindel 22 weist zudem eine Rastmarke 29 auf, welche bevorzugt als von außerhalb des Gehäuses 67 sichtbare Markierung ausgeführt ist, aber nicht selbst als Rastmittel ausgeführt ist. Hier ist bevorzugt eine Rastierung 27 endseitig der Spindel 22 im Spalt zu dem Gehäuse 67 vorgesehen, so dass die Spindel von der Vorspannkraft 13 der Druckfeder 10 gegen die Rastierung 27 gedrückt und somit die eingestellte Justierposition gesichert ist.
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In 8 ist beispielhaft eine Spindelmutter 23 dargestellt, wie sie für die Ausführungsform gemäß 7 geeignet ist, welche einen Rotationsanschlag 24 in Form von zwei Ecken aufweist, welche mit dem Gehäuse 67 zusammenwirken. Dadurch wird die Druckfeder 10 (vergleiche 7) nicht torsionsbeansprucht.
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In 9 ist ein Ausschnitt eines Ringspanners 1 gezeigt, bei dem unten angeschnitten noch die zweite Spannrolle 5 zu erkennen ist. Die Ausführungsform ist der Einfachheit halber wie in 7 dargestellt und insofern wird auf die dortige Beschreibung verwiesen. Hierbei ist zusätzlich zur Einstellbarkeit (von Hand) eine dynamische Einstellbarkeit während des Betriebs ausführbar, indem die Spindel 22 mittels eines Aktuators 64, hier beispielsweise eines Servomotors, verdrehbar ist. Im vorliegenden Beispiel sind zwischen den Aktuator 64 und der Spindel 22 zunächst ein Übersetzungsgetriebe als Planetengetriebe 65, in der Regel zur Untersetzung der Drehzahl und Übersetzung des Drehmoments, und anschließend ein Umlenkgetriebe als Winkelgetriebe 66 vorgesehen. Ein Aktuator 64 ist aber auch bei anderen Ausführungsformen, beispielsweise wie in 2, 4 oder 6 gezeigt, zur dynamischen Einstellung der Vorspannkraft 13 entsprechend einsetzbar.
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In 10 ist ein Kraftdiagramm 63 dargestellt, bei welchem eine konventionelle Kraftkurve 61 gegenüber einer Kraftkurve 62 eines Ringspanners 1 gemäß einer Ausführungsform in den vorhergehenden Figuren dargestellt ist. Die Hochachse bildet dabei die Kraftachse 54 und die Querachse die Wegachse 55. Für eine konventionelle Ausführungsform eines Ringspanners muss eine Druckfeder mit einem großen konventionellen Federweg 59 ausgestattet werden, woraus unter den Anforderungen einer Minimalkraft 58 für eine ausreichende Zugmittelspannung beziehungsweise für einen gewünschten Öffnungswinkel eine sehr hohe konventionelle Maximalkraft 56 resultiert. Dadurch dass der Einstellweg für die Druckfeder mit dem hier vorgeschlagenen Ringspanner deutlich verkürzt werden kann, kann bei gleicher Minimalkraft 58 eine deutlich geringere Maximalkraft 57 eingestellt werden. Hierdurch wird die Belastung des Zugmittels und die der resultierende Reibungsverlust reduziert.
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In 11 ist ein Antriebsstrang 31, umfassend ein Antriebsaggregat 34, hier als Verbrennungskraftmaschine dargestellt, eine Abtriebswelle 35, welche einen Zugmitteltrieb 3 antreibt schematisch dargestellt. Der Antriebsstrang 31 ist hier in einem Kraftfahrzeug 38 angeordnet, wobei das Antriebsaggregat 34 mit seiner Motorachse 41 quer zur Längsachse 40 vor der Fahrerkabine 39 angeordnet ist. Der Zugmitteltrieb 3 umfasst ein Zugmittel 2 zur Übertragung eines Drehmoments auf eine ein Nebenaggregat 36, beispielsweise einen Generator. Dazu ist an der Abtriebswelle 35 ein Abtriebsrad 32 konzentrisch zur Motorachse 41 und an der Nebenwelle 37 des Nebenaggregats 36 ein Nebenrad 33 vorgesehen. Beim Abtriebsrad 32 ist ein Ringspanner 1 angeordnet, von welchem hier die zweite Spannrolle 4 auf dem Zugmittel 2 zu sehen ist, mittels dessen das Zugmittel 2 gespannt ist.
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Mit dem hier vorgeschlagenen Ringspanner ist die Zugmittelspannung und damit die Zugmittelreibung in einem geringeren reduzierten Toleranzbereich einstellbar und somit insgesamt reduzierbar.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Ringspanner
- 2
- Zugmittel
- 3
- Zugmitteltrieb
- 4
- erste Spannrolle
- 5
- zweite Spannrolle
- 6
- erster Ringhebel
- 7
- Hebelzentrum
- 8
- erstes Rollenende
- 9
- erstes Federende
- 10
- Druckfeder
- 11
- erstes Hebelende
- 12
- zweites Hebelende
- 13
- Vorspannkraft
- 14
- zweites Federende
- 15
- zweites Rollenende
- 16
- Lagerabstand
- 17
- Einstellmittel
- 18
- Hebellänge
- 19
- Schraubenfeder
- 20
- Windungsteilung
- 21
- Federgewinde
- 22
- Spindel
- 23
- Spindelmutter
- 24
- Rotationsanschlag
- 25
- zweiter Ringhebel
- 26
- Durchgangsöffnung
- 27
- Rastierung
- 28
- Rastanlage
- 29
- Rastmarke
- 30
- Sichtöffnung
- 31
- Antriebsstrang
- 32
- Abtriebsrad
- 33
- Nebenrad
- 34
- Antriebsaggregat
- 35
- Abtriebswelle
- 36
- Nebenaggregat
- 37
- Nebenwelle
- 38
- Kraftfahrzeug
- 39
- Fahrerkabine
- 40
- Längsachse
- 41
- Motorachse
- 42
- Öffnungswinkel
- 43
- Hebelweg
- 44
- Federweg
- 45
- Dichtmittel
- 46
- Werkzeugöffnung
- 47
- freies Federende
- 48
- gespannte Federseite
- 49
- Gewindetiefe
- 50
- Muttergewindebreite
- 51
- Formaufnahme
- 52
- Spiel für Spindelmutter
- 53
- Zugriffsrichtung für Werkzeug
- 54
- Kraftachse (Hochachse)
- 55
- Wegachse (Querachse)
- 56
- konventionelle Maximalkraft
- 57
- Maximalkraft
- 58
- Minimalkraft
- 59
- konventioneller Federweg
- 60
- Federweg
- 61
- konventionelle Kraftkurve
- 62
- Kraftkurve
- 63
- Kraftdiagramm
- 64
- Aktuator
- 65
- Planetengetriebe
- 66
- Winkelgetriebe
- 67
- Gehäuse
