-
Die Erfindung betrifft eine Zugmittelanordnung für ein Kraftfahrzeug mit einem Endloszugmittel (insbesondere einem Riemen) zur Drehmomentübertragung zwischen einer verbrennungsmotorisch antreibbaren, ersten Welle und zumindest einer (nebenaggregatszugeordneten) zweiten Welle, wobei an einer der Wellen ein Entkopplungsspanner die Welle umgreifend angeordnet ist, um das Endloszugmittel zu spannen.
-
Aus dem Stand der Technik sind bereits Entkopplungsspanner bekannt. Beispielsweise ist in der
DE 10 2015 212 927 A1 ein Pendelspanner für einen Nebenaggregate-Zugmitteltrieb offenbart, der zum zumindest teilweisen Umgeben einer Generatorwelle ausgelegt ist und Befestigungsbereiche an zwei zueinander drehbeweglich angeordneten Spannarmen für zwei Spannrollen aufweist, mittels derer ein Zugmittel des Nebenaggregate-Zugmitteltriebs spannbar ist. Dabei hat der Pendelspanner eine Lagerhülse zum Anbringen an einem Generatorgehäuse, wobei die Lagerhülse zusammen mit einer Verschlusshülse einen Gleitkanal ausformt, in dem einer der Spannarme mit Axialspiel drehbar gelagert ist, wobei das Axialspiel durch den axialen Hülsenabstand zwischen der Verschlusshülse und der Lagerhülse eingestellt ist, und wobei der Hülsenabstand größer oder gleich dem Axialspiel ist.
-
Auch offenbart die
DE 10 2015 215 812 A1 einen Riemenspanner für einen Generator-Riementrieb einer Brennkraftmaschine. Der Riemenspanner umfasst einen Spannarm mit einer darauf gelagerten Spannrolle und eine den Spannarm beaufschlagende Spannfeder zum Vorspannen des Riemens, ist zur Montage auf den Generator ausgebildet und ringförmig, umgreift in moniertem Zustand des Riementriebs die Riemenscheibe des Generators und verdeckt den Riemen in einer zu dessen Riemenebene beabstandeten Ebene, die bezüglich des Generators jenseits der Riemenebene verläuft. Der Riemenspanner soll dabei ringförmig sein, so dass der Riemen im montierten Zustand des Riemenspanners auf dem Generator axial durch die Ringöffnung des Riemenspanners auf die Riemenscheibe des Generators montierbar ist.
-
Weiterhin offenbart auch die
DE 20 2008 002 279 U1 ein Spannsystem eines Zugmitteltriebs einer Brennkraftmaschine, der insbesondere als ein Riementrieb für Nebenaggregate ausgelegt ist, bei dem ein Zugmittel eine Riemenscheibe einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine und zumindest eine Riemenscheibe eines Startergenerators bereichsweise umschließt und ein Spannsystem zur Erzielung einer ausreichenden Vorspannung des Zugmittels zwei angefederte Spannrollen einschließt, von denen unabhängig vom Betriebszustand des Startergenerators jeweils eine Spannrolle zur Anlage an einem Lasttrum und die weitere Spannrolle zur Anlage an einem Leertrum des Zugmitteltriebs vorgesehen ist. Dabei sind die Spannhebel des einen Pendelspanner bildenden Spannsystems über getrennte, annähernd mittig positionierte Drehlager schwenkbar, denen jeweils an einem ersten Ende eine Spannrolle zugeordnet ist. Zudem sind die Spannhebel zumindest an dem der Spannrolle abgewandten Ende über ein Federmittel und/oder Dämpfungsmittel elastisch verbunden.
-
In der
DE 10 2015 205 804 A1 ist zudem eine Zugmittelanordnung zur Übertragung eines Drehmoments zwischen einer Antriebswelle eines Kraftfahrzeugmotors und einem Nebenaggregat offenbart. Die Zugmittelanordnung weist dabei eine mit der Antriebswelle des Kraftfahrzeugmotors koppelbare Riemenscheibe, ein an der Riemenscheibe angreifendes Zugmittel zur Drehmomentübertragung zwischen der Riemenscheibe und dem Zugmittel, mindestens ein an dem Zugmittel angreifendes Nebenaggregat, insbesondere einen Klimakompressor einer Klimaanlage und/oder einen Startergenerator zum Starten des Kraftfahrzeugmotors, und einen Riemenspanner zum Vorspannen des Zugmittels auf. Der Riemenspanner weist dabei eine verlagerbare, erste Spannrolle zur Einstellung einer Vorspannung in einem Lasttrum 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 auf, wobei der Riemenspanner die Riemenscheibe und/oder die Antriebswelle umgreift. Durch den die Riemenscheibe und/oder die Antriebswelle umgreifenden Riemenspanner kann ein seitliches Abstehen des Riemenspanners zumindest geringgehalten werden, so dass bei einem geringen Bauraumbedarf eine Anpassung von Kraftfahrzeugkomponenten an alternative Bauraumanforderungen ermöglicht ist.
-
Zudem offenbart die
US 2017/0074375 A1 einen Spanner zum Spannen eines Riemens, welcher erste und zweite Spannarme jeweils mit einer ersten und zweiten Riemenscheibe beinhaltet. Die erste und zweite Riemenscheibe sind dabei für den Eingriff mit einer ersten und zweiten Riemenspannung eingerichtet und jeweils in einer ersten und zweiten Freiarmrichtung vorgespannt. Ein zweiter Spannarmanschlag ist angeordnet, um die Bewegung des zweiten Spannarms in einer der zweiten Freiarmrichtung entgegengesetzten Richtung zu begrenzen. Der zweite Spannarmanschlag ist zudem so angeordnet, dass die zweite Riemenscheibe im Gebrauch mit dem Endlosantriebselement verbunden ist, während der zweite Spannarm über einen ersten ausgewählten Bereich von Betriebsbedingungen hinweg mit dem zweiten Spannarmanschlag in Eingriff steht.
-
Der Stand der Technik hat jedoch immer den Nachteil, dass herkömmliche Entkopplungsspanner ab mittleren und bei höheren Drehmomenten im Riementrieb (fast) vollständig ausschwenken, so dass bei Drehungleichförmigkeiten, wie z.B. bei wechselnden Drehmomenten / Drehzahlen, an der Kurbelwellenriemenscheibe geometriebedingt fast keine / deutlich reduzierte Entkopplungswirkung mehr vorliegt.
-
Es ist also die Aufgabe der Erfindung, die Nachteile aus dem Stand der Technik zu vermeiden oder wenigstens zu mildern. Insbesondere soll eine möglichst kostengünstige Umsetzung einer Zugmittelanordnung bereitgestellt werden, welche eine Entkopplung der Antriebswelle und der Nebenaggregate zur Schwingungsisolation bzw. Minderung ermöglicht.
-
Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Zugmittelanordnung erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Entkopplungsspanner unter Zwischenschaltung wenigstens eines Energiespeichers an einem Gehäuse abgestützt / festgelegt / befestigt ist.
-
Dies hat den Vorteil, dass die Zugmittelanordnung daran gehindert wird, eine vollständig gestreckte Betriebsstellung einzunehmen, in welcher keine Entkopplungswirkung mehr besteht. Hierfür wird die effektive (Entkopplungs-) Kennlinie des Entkopplungsspanners verändert. Insbesondere wird der Zusammenhang zwischen einem Verdrehwinkel der ersten Welle und dem zu übertragenden Drehmoment weniger steil / steif, wodurch wiederum eine zusätzliche Entkopplungswirkung umgesetzt wird.
-
Vorteilhafte Ausführungsbeispiele sind in den Unteransprüchen beansprucht und werden nachfolgend näher erläutert.
-
Erfindungsgemäß ist es von Vorteil, wenn die zumindest eine zweite Welle eingerichtet ist, ein Nebenaggregat des Kraftfahrzeugs anzutreiben. Dabei kann es besonders bevorzugt sein, wenn eine zweite Welle einen Klimakompressor einer Klimaanlage antreibt und eine weitere zweite Welle einen Startergenerator zum Starten einer in dem Kraftfahrzeug als Antriebsquelle montierten Verbrennungskraftmaschine antreibt. Somit kann mit der erfindungsgemäßen Zugmittelanordnung sichergestellt werden, dass sich Vibrationen / Schwingungen der Antriebsquelle nicht in das / die Nebenaggregat(e) fortpflanzen und dort zu Beschädigungen oder Beeinträchtigungen führen.
-
Ferner ist es besonders zweckmäßig, wenn der Entkopplungsspanner die zweite Welle umgreifend angeordnet ist bzw. eine der zweiten Wellen umgreifend angeordnet ist, was eine optimierte Nutzung des vorhandenen Bauraums zur Folge hat.
-
In einer bevorzugten Ausführung kann der Entkopplungsspanner eine verlagerbare erste Spannrolle und eine weitere zweite Spannrolle zum Spannen des Endloszugmittels aufweisen. Zudem kann dabei die erste Spannrolle an einem Lasttrum des Endloszugmittels zum Spannen des Endloszugmittels bzw. zum Abstützen der Reaktionskraft der zweiten Spannrolle auf das Endloszugmittel drücken. Bei einer vorteilhaften Weiterbildung kann ferner die erste Spannrolle unter Zwischenschaltung des Energiespeichers an dem Gehäuse abgestützt sein. Zusätzlich kann es vorteilhaft sein, wenn die zweite Spannrolle unter Zwischenschaltung eines weiteren Energiespeichers ebenfalls an dem Gehäuse abgestützt ist und die erste Spannrolle und die zweite Spannrolle über einen Spannbügel dauerhaft miteinander verbunden sind. Wenn beide Spannrollen über Energiespeicher an dem Gehäuse abgestützt sind, kann die Zugmittelanordnung für beide Drehrichtungen der Antriebswelle verwendet werden, da immer sichergestellt ist, dass eine Spannrolle an dem Lasttrum angeordnet ist. Der Spannbügel kann ferner analog zu einem herkömmlichen Entkopplungsspanner zum Erzielen der Riemenvorspannung eingesetzt werden, d.h. der Spannbügel kann als zusätzlicher Energiespeicher mit einer Blatt-, Druck- oder Bogenfeder ausgeführt sein. Dabei muss jedoch zumindest eine der beiden Spannrollen über den zugehörigen Energiespeicher an dem Gehäuse abgestützt sein.
-
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung kann der Energiespeicher ein Teil eines Feder-Dämpfer-Systems sein. Insbesondere kann der Energiespeicher als, vorzugsweise vorgespannte, Feder ausgeführt sein. Somit kann kostengünstig durch Verwendung von Normteilen, z.B. der Feder bzw. des Feder-Dämpfer-Systems, die Entkopplungswirkung sichergestellt werden.
-
Bei einem erfindungsgemäßen Entkopplungsspanner ist es besonders von Vorteil, wenn die Energiespeicher so ausgelegt sind, dass das jeweilige Lasttrum nicht in die gerade Erstreckung gedrückt werden kann. Zudem ist es zweckmäßig, wenn die Energiespeicher so ausgelegt sind, dass die Energiespeicher in einer Nullstellung, bei welcher die Antriebswelle nicht angetrieben wird, noch keine Wirkung aufweisen.
-
Mit anderen Worten betrifft die Erfindung eine Entkopplung eines Pendelspanners mittels von außen angefederten Rollen. Neben bekannten Entkopplungsspanner, welche konzeptbedingt eine gewisse Schwingungsisolation im Bereich der Grundlast des Aggregatetriebs bereitstellen, gibt es auch Generatorenentkoppler mit einer Art Schlingfeder an der Starter-/Generator-Riemenscheibe mit oder ohne Freilauf. Die Entkoppler mit Freilauf sind nicht für Starter-Generator-Anwendungen (P0) geeignet. Für die Kurbelwelle sind zudem Entkopplungselemente mit Federspeicher oder auf Elastomerbasis bekannt. Ein typischer Entkopplungsspanner schwenkt ab mittleren und bei höheren Drehmomenten im Riementrieb (fast) vollständig aus und weist dann bei wechselnden Drehmomenten / Drehzahlen geometriebedingt keine Entkopplungswirkung mehr auf. Daher werden erfindungsgemäß die Spannrollen über einen oder mehrere Energiespeicher daran gehindert, die vollständig gestreckte Position des Riementriebs einzunehmen. Damit wird die effektive (Entkopplungs-) Kennlinie des Spanners im Riementrieb verändert. Der Zusammenhang zwischen einem Verdrehwinkel der Riemenscheibe und dem Drehmoment wird weniger steil / steif, wodurch die zusätzliche Entkopplungswirkung umgesetzt wird.
-
Des Weiteren betrifft die Erfindung einen Motorblock für ein Kraftfahrzeug, mit einem Motorgehäuse, einer aus dem Motorgehäuse herausgeführten Antriebswelle und einer an der Antriebswelle angreifenden erfindungsgemäßen Zugmittelanordnung zur Übertragung eines Drehmoments zwischen der Antriebswelle und mindestens einem Nebenaggregat, wobei der Entkopplungsspanner der Zugmittelanordnung unter Zwischenschaltung des wenigstens einen Energiespeichers an dem Motorgehäuse abgestützt ist.
-
Die Erfindung wird nachfolgend mit Hilfe von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Zugmittelanordnung in einer ersten Stellung,
- 2 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Zugmittelanordnung in einer zweiten Stellung,
- 3 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Zugmittelanordnung in einer dritten Stellung, und
- 4 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Zugmittelanordnung in einer vierten Stellung.
-
Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen ausschließlich dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen.
-
In 1 ist schematisch eine erfindungsgemäße Zugmittelanordnung 1 in einer ersten Stellung / Betriebsstellung dargestellt. Die Zugmittelanordnung 1 dient dabei zur Übertragung eines Drehmoments von einer Antriebswelle 2 einer in einem Kraftfahrzeug montierten und als Antriebsquelle genutzten Verbrennungskraftmaschine auf mit Nebenaggregaten 3, 4 verbundenen Wellen 5, 6. In dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ist das eine Nebenaggregat 3 ein Klimakompressor einer Klimaanlage und das andere Nebenaggregat 4 ein Startergenerator zum Starten der Verbrennungskraftmaschine. Nachfolgend wird die mit dem Klimakompressor 3 verbundene Welle als Kompressorwelle 5 bezeichnet und die dem Startergenerator 4 zugeordnete Welle wird als Generatorwelle 6 bezeichnet.
-
An der Antriebswelle 2 ist erfindungsgemäß eine Antriebsriemenscheibe 7 gekoppelt bzw. angeordnet. Analog dazu sind auch an der Kompressorwelle 5 und der Generatorwelle 6 jeweils Riemenscheiben angeordnet, so dass ein die Antriebsriemenscheibe 7 sowie die Riemenscheiben des Klimakompressors 3 und des Startergenerators 4 umschlingendes / umgreifendes und als Riemen 8 ausgeführtes Endloszugmittel Drehmoment von der Antriebsriemenscheibe 5 auf den Klimakompressor 3 und den Startergenerator 4 überträgt. Nachfolgend wird die Riemenscheibe des Klimakompressors 3 einfach als Kompressorriemenscheibe 9 und die Riemenscheibe des Startergenerators 4 als Generatorriemenscheibe 10 bezeichnet.
-
Wie in 1 gezeigt, ist im Bereich der Kompressorriemenscheibe 9 ein Riemenspanner 11 angeordnet. Dieser Riemenspanner 11 weist dabei erfindungsgemäß eine erste verlagerbare Spannrolle 12 und eine zweite verlagerbare Spannrolle 13 auf, welche über einen im Wesentlichen ringförmigen Spannbügel 14 dauerhaft miteinander verbunden sind. Der Spannbügel 14 ist dabei im Wesentlichen konzentrisch zu der Kompressorriemenscheibe 9 angeordnet, d.h. der Spannbügel 14 umgreift die Kompressorriemenscheibe 9.
-
Des Weiteren ist in dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel für jede der beiden Spannrollen 12, 13 jeweils ein als Feder-Dämpfer-System ausgebildeter Energiespeicher 15, 16 vorgesehen, welche ortsfest an einem Gehäuse 17 der Verbrennungskraftmaschine angelenkt / befestigt sind. An einem freien / proximalen / gehäuseabgewandten Ende der Energiespeicher 15, 16 ist jeweils eine U-förmige Aufnahme 18, 19 ausgebildet, welche, wie nachstehend näher erläutert, je nach Betriebsstellung mit der ersten bzw. zweiten Spannrolle 12, 13 wechselwirkt. Hierfür sind an den beiden Spannrollen 12, 13 jeweils zapfenförmige Vorsprünge 20, 21 ausgebildet, welche je nach Betriebsstellung in die Aufnahmen 18, 19 der ersten bzw. zweiten Spannrolle 12, 13 greifen.
-
Wie in 1 zu erkennen, steht in der hier dargestellten ersten Betriebsstellung keiner der beiden Vorsprünge 20, 21 mit der zugehörigen Aufnahme 16, 17 in Eingriff. D.h. die Zugmittelanordnung 1 befindet sich in einer Nullstellung, bei welcher die Antriebswelle 2 nicht angetrieben wird und demzufolge die Energiespeicher 15, 16 nicht ausgelenkt oder komprimiert sind.
-
Wenn nun, wie in 2 durch den Pfeil A angedeutet, die Antriebswelle 2 und die Antriebsriemenscheibe 7 bei Betrieb der Verbrennungskraftmaschine rotieren, wird der Riemen 8 an seinem Lasttrum, an welchem die erste Spannrolle 12 angeordnet ist, gespannt und drückt so gegen die erste Spannrolle 12, dass der Vorsprung 20 in die Aufnahme 18 greift. D.h. bei der in 2 gezeigten, zweiten Betriebsstellung beginnt die zusätzliche Energiewirkung des Energiespeichers 15.
-
Bei weiteren Erhöhung des Antriebsdrehmoments wird der Riemen 8 an seinem Lasttrum weiter gespannt und drückt die erste Spannrolle 12 somit weiter in Richtung des Energiespeichers 15. Der Energiespeicher 15 ist erfindungsgemäß so abgestimmt, dass bei einem auslegungsgemäßen Volllast-Betriebspunkt (z.B. Boosten) eine in 3 gezeigte, dritte Betriebsstellung als Gleichgewichtslage erreicht wird. Diese Gleichgewichtslage ist dabei, wie in 3 angedeutet, von einer vollständig gestreckten und in 4 gezeigten Betriebsstellung, bei welcher der Energiespeicher 15 vollständig komprimiert ist und somit keine Entkopplungswirkung mehr aufweist, entfernt. Dadurch kann sichergestellt werden, dass auftretende Ungleichförmigkeiten / Ungleichmäßigkeiten in Form kurzzeitiger Bewegungen der Spannrolle 12 bzw. des Riemens 8 hin zu dem Energiespeicher 15 im Falle erhöhter Kräfte im Riemen 8 oder von dem Energiespeicher 15 weg im Falle verringerter Kräfte im Riemen 8, welche beispielsweise durch die Antriebswelle 2 eingeleitet werden können, auch im Volllast-Betriebspunkt durch den Energiespeicher 15 kompensiert werden können.
-
Die Zugmittelanordnung 1 ist folglich so eingerichtet, dass die erste Spannrolle 12 und der zugehörige Energiespeicher 15 bei Rotation der Antriebsriemenscheibe 7 in Richtung des Pfeils A an dem Lasttrum des Riemens 8 angeordnet sind. Jedoch weist die Zugmittelanordnung 1 auch bei Rotation der Antriebsriemenscheibe 7 entgegen der Richtung A die Entkopplungswirkung auf, da in dem bevorzugten Ausführungsbeispiel auch die zweite Spannrolle 13 über den Energiespeicher 16 an dem Gehäuse 17 abgestützt ist, so dass sichergestellt ist, dass immer eine der beiden Spannrollen 12, 13 an dem Lasttrum des Riemens 8 angeordnet ist.
-
Die vorstehend beschriebene Zugmittelanordnung 1 wurde vorstehend mit Hilfe eines bevorzugten Ausführungsbeispiels beschrieben. Es ist jedoch selbstverständlich, dass die erfindungsgemäße Zugmittelanordnung nicht darauf beschränkt ist, sondern innerhalb des Schutzbereichs der Ansprüche modifiziert und verändert werden kann.
-
So ist es denkbar, dass lediglich eine Spannrolle (und zwar die an dem Lasttrum des Riemens 8 angeordnete) über einen zugehörigen Energiespeicher an dem Gehäuse 17 abgestützt ist. Die zweite Spannrolle kann hierbei ohne den Spannbügel 14 direkt oder mittelbar über ein Gestänge ortsfest an dem Gehäuse 17 angebracht werden. Alternativ kann die zweite Spannrolle auch über den Spannbügel 14 mit der verlagerbaren ersten Spannrolle verbunden sein, ohne separat an dem Gehäuse 17 abgestützt zu sein.
-
In dem vorstehen beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispiel umgreift der Spannbügel 14 die Kompressorriemenscheibe 9. Jedoch ist es selbstverständlich auch denkbar, dass der Spannbügel 14 die Antriebsriemenscheibe 2 oder die Generatorriemenscheibe 10 umgreifen kann.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Zugmittelanordnung
- 2
- Antriebswelle
- 3
- erstes Nebenaggregat / Klimakompressor
- 4
- zweites Nebenaggregat / Startergenerator
- 5
- Kompressorwelle
- 6
- Generatorwelle
- 7
- Antriebsriemenscheibe
- 8
- Riemen
- 9
- Kompressorriemenscheibe
- 10
- Generatorriemenscheibe
- 11
- Riemenspanner
- 12
- erste Spannrolle
- 13
- zweite Spannrolle
- 14
- Spannbügel
- 15, 16
- Energiespeicher
- 17
- Gehäuse
- 18, 19
- Aufnahme
- 20, 21
- Vorsprung
-
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
-
- DE 102015212927 A1 [0002]
- DE 102015215812 A1 [0003]
- DE 202008002279 U1 [0004]
- DE 102015205804 A1 [0005]
- US 2017/0074375 A1 [0006]
