DE102019216024A1

DE102019216024A1 - Spannvorrichtung und Spannverfahren zum Spannen eines Zugmittels

Info

Publication number: DE102019216024A1
Application number: DE102019216024.7A
Authority: DE
Inventors: Michael Ley
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2019-10-17
Filing date: 2019-10-17
Publication date: 2021-04-22

Abstract

Die vorgestellte Erfindung betrifft eine Spannvorrichtung (100) für ein Zugmittel (105). Die Spannvorrichtung (100) umfasst mindestens ein erstes Führungselement (101), mindestens ein zweites Führungselement (103), mindestens einen Aktuator (107, 111) und ein Kontrollgerät (119). Das Kontrollgerät (119) ist dazu konfiguriert, mittels des mindestens einen Aktuators (107, 111) dynamisch, in Abhängigkeit einer Drehmomentrichtung des Zugmittels (105), das mindestens eine erste Führungselement (101) in eine Spannstellung und das mindestens eine zweite Führungselement (103) in eine Freigabestellung zu bewegen oder das mindestens eine erste Führungselement (101) in eine Freigabestellung und das mindestens eine zweite Führungselement (103) in eine Spannstellung zu bewegen, wobei das mindestens eine erste Führungselement (101) in der Spannstellung in Kontakt mit dem Zugmittel (105) steht, um das Zugmittel (105) mit einer Spannkraft zu beaufschlagen und in der Freigabestellung beabstandet von dem Zugmittel (105) vorliegt und keine Kraft auf das Zugmittel (105) überträgt, und wobei das mindestens eine zweite Führungselement (103) in der Spannstellung in Kontakt mit dem Zugmittel (105) steht, um das Zugmittel (105) mit einer Spannkraft zu beaufschlagen und in der Freigabestellung beabstandet von dem Zugmittel (105) vorliegt und keine Kraft auf das Zugmittel (105) überträgt. Ferner betrifft die vorgestellte Erfindung ein Spannverfahren, ein Fahrzeug und ein Kraftübertragungssystem.

Description

Die vorgestellte Erfindung betrifft eine Spannvorrichtung, ein Kraftübertragungssystem, ein Fahrzeug und ein Spannverfahren.
Zum Übertragen von Kräften, wie bspw. einem Antriebsmoment eines Motors auf ein anzutreibendes Element, wie bspw. eine Achse, werden Kraftübertragungssysteme eingesetzt, die das Antriebsmoment mittels eines Zugmittels, wie bspw. einem Riemen oder einer Kette, übertragen. Im Betrieb eines Kraftübertagungssystems wird ein Lasttrum, d.h. ein Bereich des Zugmittels, der ein Momentum überträgt, gespannt und ein Leertrum, d.h. ein Bereich des Zugmittels, der dem Lasttrum gegenüber liegt, entspannt.
Da das Zugmittel im Bereich des Leertrums nicht durch das zu übertragende Momentum gespannt wird, hängt das Leertrum in der Regel durch und schwingt im Betrieb auf. Um eine Schwingungsbewegung des Leertrums zu begrenzen und eine Beschädigung des Zugmittels zu vermeiden, werden Spannvorrichtungen eingesetzt, die das Leertrum kontinuierlich mit einer Spannkraft beaufschlagen.
Eine Übertragung von Energie zwischen einem Zugmittel und einem Führungselement kann bspw. durch Reibungsverluste erfolgen, die eine Umlenkrolle beim Mitlaufen erzeugt oder durch Wärme, die bei einer Bewegung des Zugmittels an einem Führungselement entlang erzeugt wird. Eine solche Energieübertragung mindert eine von dem Zugmittel auf einen Energieempfänger übertragende Antriebsenergie und führt zu einem Verschleiß des Zugmittels.
Die DE 10 2012 205 146 A1 beschreibt eine Spannvorrichtung mit zwei Spanneinrichtungen, die mittels einer Torsionsfeder jeweils kontinuierlich auf ein Zugmittel aufgelegt bzw. gedrückt werden. Dabei ist eine Federkennlinie der jeweiligen Torsionsfedern derart gewählt, dass eine erste Spanneinrichtung in einer ersten Bewegungsrichtung des Zugmittels und eine zweite Spanneinrichtung in einer zweiten Bewegungsrichtung des Zugmittels besonders stark auf das Zugmittel einwirkt, um das Zugmittel zu spannen. Die jeweils nicht zum Spannen des Zugmittels eingesetzte Spanneinrichtung läuft dabei passiv mit der Bewegung des Zugmittels mit.
Die DE 10 2012 218 455 A1 beschreibt eine Spannvorrichtung mit zwei Antrieben zum dynamischen Verstellen einer Vorspannung eines Zugmittels in Abhängigkeit eines Betriebszustands eines mit dem Zugmittel verbundenen Bauelements. Dabei wird die Vorspannkraft derart gewählt, wie sie für einen jeweiligen Betriebszustand minimal erforderlich ist.
Zusammenfassend sind im Stand der Technik Vorrichtungen beschrieben, mittels derer eine Vorspannkraft für ein Zugmittel verringert bzw. angepasst werden kann. Da bei derartigen Vorrichtungen ein Führungselement kontinuierlich in Kontakt mit dem Zugmittel steht, wird kontinuierlich ein Widerstand bereitgestellt, der eine auf ein anzutreibendes System zu übertragende Antriebsenergie reduziert und die jeweiligen Komponenten der Vorrichtung belastet.
Vor diesem Hintergrund ist es eine Aufgabe der vorgestellten Erfindung, eine verbesserte Spannvorrichtung bereitzustellen. Insbesondere ist es eine Aufgabe der vorgestellten Erfindung, einen Energieverbrauch eines Antriebs zum Antreiben eines Kraftübertragungssystems zu reduzieren und eine Belastung des Kraftübertragungssystems beim Betrieb des Antriebs zu minimieren.
Die voranstehend genannte Aufgabe wird gelöst durch eine Spannvorrichtung, ein Kraftübertragungssystem, ein Fahrzeug und ein Spannverfahren gemäß den jeweiligen unabhängigen Ansprüchen. In der Beschreibung, den Zeichnungen und den abhängigen Ansprüchen sind bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung aufgeführt. Merkmale, die zu den einzelnen Erfindungsaspekten offenbart werden, können in der Weise miteinander kombiniert werden, dass bzgl. der Offenbarung zu den Erfindungsaspekten der Erfindung stets wechselseitig Bezug genommen wird bzw. werden kann.
Gemäß einem ersten Aspekt der vorgestellten Erfindung wird zur Lösung der voranstehend genannten Aufgabe eine Spannvorrichtung für ein Zugmittel vorgestellt. Die Spannvorrichtung umfasst mindestens ein erstes Führungselement, mindestens ein zweites Führungselement, mindestens einen Aktuator und ein Kontrollgerät. Das Kontrollgerät ist dazu konfiguriert, mittels des mindestens einen Aktuators dynamisch, in Abhängigkeit einer Drehmomentrichtung des Zugmittels, das mindestens eine erste Führungselement in eine Spannstellung und das mindestens eine zweite Führungselement in eine Freigabestellung zu bewegen oder das mindestens eine erste Führungselement in eine Freigabestellung und das mindestens eine zweite Führungselement in eine Spannstellung zu bewegen, wobei das mindestens eine erste Führungselement in der Spannstellung in Kontakt mit dem Zugmittel steht, um das Zugmittel mit einer Spannkraft zu beaufschlagen und in der Freigabestellung beabstandet von dem Zugmittel vorliegt und keine Kraft auf das Zugmittel überträgt, und wobei das mindestens eine zweite Führungselement in der Spannstellung in Kontakt mit dem Zugmittel steht, um das Zugmittel mit einer Spannkraft zu beaufschlagen und in der Freigabestellung beabstandet von dem Zugmittel vorliegt und keine Kraft auf das Zugmittel überträgt.
Unter einem Zugmittel ist im Kontext der vorgestellten Erfindung ein Mittel zum Übertragen einer Kraft von einer Kraftquelle auf einen Kraftrezeptor zu verstehen. Insbesondere kann ein Zugmittel ein Riemen, wie bspw. ein Keilriemen oder ein Zahnriemen, eine Kette oder ein Seil sein.
Unter einem Führungselement ist im Kontext der vorgestellten Erfindung ein mechanisches Bauteil zu verstehen, das mit einem Zugmittel in Kontakt gebracht wird, um dessen Bewegung zu führen. Insbesondere kann ein Führungselement eine Umlenkrolle, eine Gleitschiene oder ein Schlitten sein.
Unter einem Aktuator ist im Kontext der vorgestellten Erfindung ein Element zum aktiven bzw. gesteuerten Bewegen eines Führungselements zu verstehen. Insbesondere kann ein Aktuator ein Elektromotor, wie bspw. ein Schrittmotor, eine Pumpe oder ein Magnetantrieb sein. Ein Aktuator kann elektromechanisch, hydraulisch und/oder pneumatisch auf ein Führungselement einwirken.
Unter einem Lasttrum ist im Kontext der vorgestellten Erfindung ein im Betrieb eines Zugmittels unter Zugkraft stehender Bereich des Zugmittels zu verstehen.
Unter einem Leertrum ist im Kontext der vorgestellten Erfindung ein im Betrieb eines Zugmittels von einer Zugkraft entlasteter bzw. durchhängender Bereich des Zugmittels zu verstehen.
Unter einer Drehmomentrichtung eines Zugmittels ist im Kontext der vorgestellten Erfindung eine Richtung zu verstehen, in der ein von einem Zugmittel zu übertragendes Drehmoment wirkt bzw. eine Richtung, in der ein Zugmittel bspw. von einem Antrieb oder einem Generator mit einem positiven oder negativen Drehmoment beaufschlagt wird.
Die vorgestellte Erfindung basiert auf einem selektiven Spannen eines Leertrums und einem zeitgleichen Entspannen eines Lasttrums eines Zugmittels. Dazu ist vorgesehen, dass mindestens zwei Führungselemente zwischen einer Spannstellung und einer Freigabestellung bewegt werden, sodass stets lediglich das Leertrum mit einer Spannkraft beaufschlagt und das Lasttrum vollständig von einem Widerstand eines Führungselements entlastet wird. Entsprechend ist vorgesehen, dass die Führungselemente in ihrer Freigabestellung beabstandet von dem Lasttrum vorliegen, sodass kein Kraftübertrag von dem Zugmittel auf das jeweils beabstandete Führungselement und umgekehrt erfolgen kann.
Um ein Spannen eines Zugmittels für verschiedene Drehmomentrichtungen zu ermöglichen, sind ein erstes Führungselement und ein zweites Führungselement vorgesehen, die, je nach Drehmomentrichtung eines an dem Zugmittel anliegenden bzw. durch das Zugmittel zu übertragenden Drehmoments, in ihre Spannstellung oder ihre Freigabestellung bewegbar sind. Dies bedeutet, dass das erste Führungselement und das zweite Führungselement relativ zu dem Zugmittel beweglich angeordnet sind. Dazu können das erste Führungselement und/oder das zweite Führungselement bspw. über ein Verbindungselement an einem gemeinsamen oder einem jeweiligen spezifischen Aktuator angeordnet sein. Das Verbindungselement kann bspw. als Führungsschiene ausgestaltet sein und bspw. als Kopplungseinheit mit dem ersten Führungselement und/oder dem zweiten Führungselement sowie mindestens einem Aktuator in Verbindung stehen.
Das erfindungsgemäß vorgesehene Kontrollgerät kann eine Recheneinheit, wie bspw. einen Prozessor umfassen. Das Kontrollgerät ist dazu konfiguriert, den erfindungsgemäß vorgesehenen Aktuator zu steuern bzw. zu regeln. Entsprechend steuert bzw. regelt das Kontrollgerät Bewegungen des ersten Führungselements und des zweiten Führungselements. Insbesondere steuert bzw. regelt das Kontrollgerät den Aktuator derart, dass das erste Führungselement und das zweite Führungselement gegenläufige Bewegungen ausführen, sodass das erste Führungselement in seine Spannstellung bewegt wird, wenn das zweite Führungselement in seine Freigabestellung bewegt wird und umgekehrt. Entsprechend kann das Kontrollgerät dazu konfiguriert sein, eine Vielzahl Aktuatoren aufeinander abgestimmt anzusteuern. Alternativ oder zusätzlich kann eine Mechanik, wie bspw. ein Kopplungselement vorgesehen sein, die bzw. das eine Bewegung eines Aktuators koordiniert auf das erste Führungselement und das zweite Führungselement überträgt, um eine gegenläufige Bewegung des ersten Führungselements und des zweiten Führungselements zu bewirken.
Entsprechend kann vorgesehen sein, dass die Spannvorrichtung lediglich einen einzelnen Aktuator zum Bewegen des mindestens einen ersten Führungselements und des mindestens einen zweiten Führungselements zwischen der Spannstellung und der Freigabestellung umfasst, wobei das mindestens eine erste Führungselement und das mindestens eine zweite Führungselement über eine von dem Aktuator bewegbare Kopplungseinheit zwischen ihrer jeweiligen Spannstellung und ihrer jeweiligen Freigabestellung zu bewegen sind.
Mittels einer Kopplungseinheit, die bspw. als lineares Gestänge oder bspw. als U-förmig bzw. Hufeisenförmig gebogenes Gestänge ausgestaltet sein kann, kann eine von einem einzelnen Aktuator bereitgestellte Bewegungsenergie in einer vorgegebenen Trajektorie auf mehrere Führungselemente verteilt werden, sodass die mehreren Führungselemente aufeinander abgestimmt gleichzeitig bewegt werden.
Es kann weiterhin vorgesehen sein, dass die Kopplungseinheit einen Umlenkpunkt aufweist, an dem die Kopplungseinheit beweglich gelagert ist.
Durch einen Umlenkpunkt, an bzw. um den herum eine Kopplungseinheit gelagert ist, kann die Kopplungseinheit an einer festen Position relativ zu einem jeweiligen Zugmittel angeordnet werden, sodass von der Kopplungseinheit bewegte Führungselemente ebenfalls an fest vorgegebenen Positionen an dem Zugmittel eingreifen.
Weiterhin ermöglicht eine an einem Umlenkpunkt gelagerte Kopplungseinheit eine Überführung einer von einem Aktuator entlang einer Achse bereitgestellten Bewegung in eine Bewegung entlang einer zweiten Achse, sodass der Aktuator unabhängig von einer Ausrichtung des Zugmittels positioniert werden kann.
Es kann weiterhin vorgesehen sein, dass das Kontrollgerät dazu konfiguriert ist, das mindestens eine erste Führungselement oder das mindestens eine zweite Führungselement, selektiv in Abhängigkeit einer Bewegungsrichtung des Zugmittels, ausschließlich in einem Leertrumbereich des Zugmittels in die Spannstellung zu bewegen.
Durch eine bewegungsrichtungsabhängige Spannung des Zugmittels kann bewirkt werden, dass lediglich das Leertrum des Zugmittels mit Spannkraft beaufschlagt und ein Übertrag von Energie zwischen dem Zugmittel und einem Führungselement im Lasttrum verhindert wird.
Es kann weiterhin vorgesehen sein, dass das Kontrollgerät dazu konfiguriert ist, die Spannkraft, mit der das mindestens eine erste Führungselement oder das mindestens eine zweite Führungselement auf das Zugmittel einwirkt, dynamisch in Abhängigkeit einer Betriebssituation einer das Zugmittel umfassenden Maschine anzupassen.
Um eine Übertragung von Energie aus einem Zugmittel auf ein jeweiliges Führungselement zu minimieren, hat sich eine Anpassung einer Spannkraft, mit der das jeweilige Führungselement auf das Zugmittel einwirkt, als vorteilhaft erwiesen. Entsprechend kann das erfindungsgemäß vorgesehene Steuergerät dazu konfiguriert sein, je nach aktueller Betriebssituation einer das Zugmittel umfassenden Maschine, eine Strecke, um die ein Führungselement in eine Spannstellung bewegt wird und/oder eine Gegen- bzw. Dämpfungskraft, mit der ein Führungselement in seiner Spannstellung gehalten wird, zu wählen. Dazu kann das Kontrollgerät bspw. auf eine vorgegebene Zuordnungstabelle zugreifen.
Es kann weiterhin vorgesehen sein, dass die Spannvorrichtung einen Sensor zum Erfassen einer Schwingungsbewegung des Zugmittels umfasst und das Kontrollgerät dazu konfiguriert ist, die Spannkraft, mit der das mindestens eine erste Führungselement oder das mindestens eine zweite Führungselement auf das Zugmittel einwirkt, dynamisch in Abhängigkeit von durch den Sensor erfassten Messwerten anzupassen.
Mittels eines Sensors, der eine Bewegung eines Zugmittels und/oder eine Drehmomentrichtung des Zugmittels erfasst, kann eine sehr genaue und insbesondere dynamische bzw. kontinuierliche Regelung bzw. Steuerung einer Bewegung eines Führungselements bspw. in Echtzeit, d.h. innerhalb eines Regelungszeitfensters von 100ms, bevorzugt 10ms erfolgen, sodass eine Übertagung von Energie von dem Zugmittel auf das Führungselement minimiert wird.
Es kann weiterhin vorgesehen sein, dass die Spannvorrichtung einen ersten Aktuator zum Bewegen des mindestens einen ersten Führungselements und einen zweiten Aktuator zum Bewegen des mindestens einen zweiten Führungselements umfasst.
Mittels eines Aktuators für jedes Führungselement bzw. führungselementspezifischen Aktuatoren kann eine zeitlich unabhängige Bewegung der jeweiligen Führungselemente erfolgen, sodass es möglich ist, Betriebspunkte zu schaffen, in denen ein Zugmittel von keinem Führungselement kontaktiert wird.
In einem zweiten Aspekt betrifft die vorgestellte Erfindung ein Kraftübertragungssystem mit einer möglichen Ausgestaltung der vorgestellten Spannvorrichtung.
Unter einem Kraftübertragungssystem ist im Kontext der vorgestellten Erfindung ein System zum Übertragen von Antriebskraft auf ein anzutreibendes Teil, wie bspw. eine Achse, zu verstehen. Bspw. kann ein Kraftübertragungssystem ein Zugmitteltrieb, insbesondere ein Riemenantrieb oder ein Kettenantrieb sein.
Das vorgestellte Kraftübertragungssystem eignet sich insbesondere zum Einsatz in einem Fahrzeug, wie bspw. einem Hybridfahrzeug, um bspw. eine von einem Elektromotor bereitgestellte Antriebskraft auf eine Achse bzw. ein Getriebe und schließlich auf ein Rad oder eine Komponente des Fahrzeugs, wie bspw. eine Brennkraftmaschine oder eine Klimaanlage, zu übertragen.
Entsprechend betrifft die vorgestellte Erfindung in einem dritten Aspekt ein Fahrzeug mit einer möglichen Ausgestaltung des vorgestellten Kraftübertragungssystems.
Selbstverständlich eignet sich das vorgestellte Kraftübertragungssystem bzw. die vorgestellte Spannvorrichtung auch zum Einsatz in jeder anderen Maschine, wie bspw. einer Seilbahn, einem Schiff oder einem Flugzeug.
In einem vierten Aspekt betrifft die vorgestellte Erfindung ein Spannverfahren zum Spannen eines Zugmittels mittels einer möglichen Ausgestaltung der vorgestellten Spannvorrichtung. Das Spannverfahren umfasst die folgenden Schritte:

- Ermitteln einer Drehmomentrichtung des Zugmittels, um eine Lage eines Leertrumbereichs des Zugmittels zu bestimmen, und
- Aktivieren des mindestens einen Aktuators, um mittels eines Führungselements der Spannvorrichtung ausschließlich den Leertrumbereich des Zugmittels mit einer Spannkraft zu beaufschlagen und einen Lasttrumbereich des Zugmittels vollständig von einer durch ein Führungselement der Spannvorrichtung bereitstellbaren Spannkraft zu entlasten.

Das vorgestellte Spannverfahren dient insbesondere zum Betrieb der vorgestellten Spannvorrichtung, sodass bzgl. des Spannverfahrens auf die bzgl. der Spannvorrichtung beschriebenen Vorteile Bezug genommen wird.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung im Einzelnen beschrieben sind. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein. Es zeigen:

1A eine mögliche Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Spannvorrichtung in einer ersten Betriebssituation eines Zugmittels,
1B die Spannvorrichtung gemäß 1A in einer zweiten Betriebssituation des Zugmittels,
2A eine weitere mögliche Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Spannvorrichtung in einer ersten Betriebssituation eines Zugmittels,
2B die Spannvorrichtung gemäß 2A in einer zweiten Betriebssituation des Zugmittels,
3A eine noch weitere mögliche Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Spannvorrichtung in einer ersten Betriebssituation eines Zugmittels,
3B die Spannvorrichtung gemäß 3A in einer zweiten Betriebssituation des Zugmittels,
4A eine mögliche Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Spannvorrichtung in einer ersten Betriebssituation eines Zugmittels in Form einer Kette,
4B die Spannvorrichtung gemäß 4A in einer zweiten Betriebssituation des Zugmittels.
5 eine mögliche Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Fahrzeugs mit einer möglichen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Kraftübertragungssystems.
6 einen Ablauf einer möglichen Ausgestaltung des vorgestellten Spannverfahrens.

Die Figuren werden zusammenhängend beschrieben. Entsprechend bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche Komponenten.
In 1 A ist eine Spannvorrichtung 100 dargestellt. Die Spannvorrichtung 100 umfasst ein erstes Führungselement 101 in Form einer Umlenkrolle und ein zweites Führungselement 103 in Form einer Umlenkrolle.
Mittels der Spannvorrichtung 100 kann ein Zugmittel 105 in Form eines Keilriemens in verschiedenen Betriebssituationen mit minimalem Übertrag einer durch den Keilriemen zu übertragenden Antriebskraft auf die Spannvorrichtung 100 gespannt werden.
Dazu umfasst die Spannvorrichtung 100 einen ersten Aktuator 107 zum Bewegen des ersten Führungselements 101 mittels eines ersten Verbindungselements 109.
Weiterhin umfasst die Spannvorrichtung 100 einen zweiten Aktuator 111 mit einem zweiten Verbindungselement 113 zum Bewegen des zweiten Führungselements 103.
Wenn das Zugmittel 105 mit einem Drehmoment beaufschlagt wird, das in eine erste Richtung wirkt, wie in 1A dargestellt, befindet sich ein Lasttrum 115 des Zugmittels 105 auf einer dem ersten Führungselement 101 zugewandten Seite und ein Leertrum 117 des Zugmittels 105 auf einer dem zweiten Führungselement 103 zugewandten Seite.
Wenn das Zugmittel 105 mit einem Drehmoment beaufschlagt wird, das in eine zweite Richtung wirkt, wie in 1 B dargestellt, befindet sich das Lasttrum 115 des Zugmittels 105 auf einer dem zweiten Führungselement 103 zugewandten Seite und ein Leertrum 117 des Zugmittels 105 auf einer dem ersten Führungselement 101 zugewandten Seite.
Bspw. kann das Zugmittel 105 in 1A durch eine als Motor wirkende elektrische Maschine, wie bspw. einen Riemenstartergenerator, mit einem positiven bzw. in einer ersten Richtung wirkenden Antriebsmoment beaufschlagt sein, während in 1B die elektrische Maschine als Generator wirkt und das Zugmittel 105 mit einem entsprechend negativen bzw. in einer zweiten, der ersten Richtung entgegengesetzten Richtung wirkenden Bremsmoment beaufschlagt. Entsprechend ändert sich je nach Betriebsart der elektrischen Maschine bzw. je nach Richtung eines durch die elektrische Maschine auf das Zugmittel 105 übertragenen Drehmoments, eine Lage des Lasttrums 115 und des Leertrums 117 des Zugmittels 105.
Um eine Übertragung von Energie zwischen dem Zugmittel 105 und der Spannvorrichtung 100 zu minimieren, ist vorgesehen, dass ein jeweiliges dem Leertrum 117 zugewandtes Führungselement in seine Spannstellung gebracht wird, um das Zugmittel 105 mit einem Druck zu beaufschlagen. Weiterhin ist vorgesehen, dass ein dem Lasttrum 115 zugewandtes Führungselement in seine Freigabestellung gebracht wird, in der es beabstandet von dem Zugmittel 105 vorliegt, sodass keine Energie von dem Zugmittel 105 auf das dem Lasttrum 115 zugewandte Führungselement übergehen kann.
Zum Steuern bzw. Regeln des ersten Aktuators 107 und/oder des zweiten Aktuators 111 ist ein Kontrollgerät 119 vorgesehen, das mit dem ersten Aktuator 107 und dem zweiten Aktuator 111 über eine Kommunikationsschnittstelle, wie bspw. ein Kabel oder eine Drahtlosverbindung in kommunikativer Verbindung steht.
Entsprechend ist in 1A das erste Führungselement 101 in seiner Freigabestellung, in der der erste Aktuator 107 das erste Verbindungselement 109 vollständig aufgenommen hat und das erste Führungselement entsprechend beabstandet von dem Zugmittel 105 vorliegt. Dies bedeutet, dass in der Freigabestellung des ersten Führungselements 101 keine Energie von dem Zugmittel 105 auf das erste Führungselement 101 übertragen wird und umgekehrt.
Weiterhin ist in 1A das zweite Führungselement 103 in seiner Spannstellung, da der zweite Aktuator 111 das zweite Verbindungselement 113 ausgefahren hat und, dadurch bedingt, das zweite Führungselement 103 gegen das Zugmittel 105 drückt, um ein Aufschwingen des Zugmittels 105 zu verhindern.
In 1 B ist das zweite Führungselement 103 in seiner Freigabestellung, da der zweite Aktuator 111 das zweite Verbindungselement 113 aufgenommen hat und, dadurch bedingt, das zweite Führungselement 103 beabstandet von dem Zugmittel 105 vorliegt. Dies bedeutet, dass in der Freigabestellung des zweiten Führungselements 103 keine Energie von dem Zugmittel 105 auf das zweite Führungselement 103 übertragen wird und umgekehrt.
Entsprechend befindet sich in 1B das erste Führungselement 101 in seiner Spannstellung, da der erste Aktuator 107 das erste Verbindungselement 109 ausgefahren hat und, dadurch bedingt, das erste Führungselement 101 gegen das Zugmittel 105 drückt um ein Aufschwingen des Zugmittels 105 zu verhindern.
In 2A und 2B ist eine Spannvorrichtung 200 dargestellt. Bei der Spannvorrichtung 200 sind das erste Führungselement 101 und das zweite Führungselement 103 über eine lineare Kopplungseinheit 201 mechanisch verbunden.
Die Kopplungseinheit 201 überträgt eine von dem ersten Aktuator 107 bereitgestellte Bewegungsenergie auf das erste Führungselement 101 und das zweite Führungselement 103, sodass das erste Führungselement 101 und das zweite Führungselement 103 sich koordiniert bzw. zeitgleich bewegen.
Entsprechend führt ein Einfahren des Verbindungselements 109 in den ersten Aktuator 107 dazu, dass das erste Führungselement 101 sich in seine Freigabestellung und das zweite Führungselement 103 sich in seine Spannstellung bewegt, wie in 2A dargestellt.
Ein Ausfahren des Verbindungselements 109 aus dem ersten Aktuator 107, wie in 2b dargestellt, führt dazu, dass das erste Führungselement 101 sich in seine Spannstellung und das zweite Führungselement 103 sich in seine Freigabestellung bewegt.
In 3A und 3B ist eine Spannvorrichtung 300 dargestellt. Die Spannvorrichtung 300 umfasst eine gebogene Kopplungseinheit 301, die an einem Umlenkpunkt 303 beweglich gelagert ist und sowohl das erste Führungselement 101 als auch das zweite Führungselement 103 kontaktiert.
In 3A befindet sich die Kopplungseinheit 301 in einer ersten Stellung, in der das zweite Führungselement 103 gegen das Leertrum 117 des Zugmittels 105 gedrückt wird.
In 3B befindet sich die Kopplungseinheit 301 in einer zweiten Stellung, in der das erste Führungselement 101 gegen das Leertrum 117 des Zugmittels 105 gedrückt wird.
Die Kopplungseinheit 301 kann bspw. mittels eines hier nicht dargestellten Aktuators zwischen der ersten und der zweiten Stellung geschwenkt werden.
In 4A und 4B ist eine Spannvorrichtung 400 dargestellt. Die Spannvorrichtung 400 umfasst ein erstes Führungselement 401 in Form einer Gleitschiene und ein zweites Führungselement 403 in Form einer Gleitschiene.
Das erste Führungselement 401 und das zweite Führungselement 403 eignen sich besonders vorteilhaft zum Führen eines Zugmittels 405 in Form einer Kette.
Die Spannvorrichtung 400 umfasst einen Sensor 407, mittels dem eine Bewegungsrichtung bzw. eine Lage des Leertrums des Zugmittels 405 erfasst werden kann. Alternativ oder zusätzlich kann der Sensor 407 dazu verwendet werden, eine Schwingungsamplitude des Zugmittels 405 zu erfassen. Der Sensor 407 kann mit dem Kontrollgerät 119 der Spannvorrichtung 400 über eine Kommunikationsschnittstelle, wie bspw. ein Kabel oder eine Drahtlosschnittstelle in kommunikativer Verbindung stehen, um dem Kontrollgerät 119 ermittelte Messwerte zu übermitteln und eine Steuerung bzw. Regelung der Aktuatoren der Spannvorrichtung in Abhängigkeit der Messwerte des Sensors 407 durch das Kontrollgerät 119 zu ermöglichen.
In 5 ist ein Fahrzeug 500 mit einem Antrieb 501 dargestellt. Ein von dem Antrieb 501 bereitgestelltes Antriebsmoment wird über ein Kraftübertragungssystem 503, das bspw. mit der Spannvorrichtung 100 ausgestattet ist, auf eine Komponente 505, wie bspw. einen Riemenstartergenerator, übertragen.
In 6 ist ein Spannverfahren 600 dargestellt.
In einem Ermittlungsschritt 601 wird eine Drehmomentrichtung eines auf das Zugmittel einwirkenden Drehmoments ermittelt, um eine Lage eines Leertrumbereichs des Zugmittels zu bestimmen.
In einem Aktivierungsschritt 603 wird ein Aktuator aktiviert, um mittels eines Führungselements einer Spannvorrichtung ausschließlich den Leertrumbereich des Zugmittels mit einer Spannkraft zu beaufschlagen und einen Lasttrumbereich des Zugmittels vollständig von einer durch ein Führungselement der Spannvorrichtung bereitstellbaren Spannkraft zu entlasten.
Bezugszeichenliste

100: Spannvorrichtung
101: erstes Führungselement
103: zweites Führungselement
105: Zugmittel
107: erster Aktuator
109: erstes Verbindungselement
111: zweiter Aktuator
113: zweites Verbindungselement
115: Lasttrum
117: Leertrum
119: Kontrollgerät
200: Spannvorrichtung
201: Kopplungseinheit
300: Spannvorrichtung
301: Kopplungseinheit
303: Umlenkpunkt
400: Spannvorrichtung
401: erstes Führungselement
403: zweites Führungselement
405: Zugmittel
407: Sensor
500: Fahrzeug
501: Antrieb
503: Kraftübertragungssystem
505: Komponente
600: Spannverfahren
601: Ermittlungsschritt
603: Aktivierungsschritt

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102012205146 A1 [0005]
DE 102012218455 A1 [0006]

Claims

Spannvorrichtung (100, 200, 300, 400) für ein Zugmittel (105, 405), wobei die Spannvorrichtung (100, 200, 300, 400) umfasst: - mindestens ein erstes Führungselement (101, 401), - mindestens ein zweites Führungselement (103, 403), - mindestens einen Aktuator (107, 111), - ein Kontrollgerät (119), wobei das Kontrollgerät (119) dazu konfiguriert ist, mittels des mindestens einen Aktuators (107, 111) dynamisch, in Abhängigkeit einer Drehmomentrichtung des Zugmittels (105, 405), das mindestens eine erste Führungselement (101, 401) in eine Spannstellung und das mindestens eine zweite Führungselement (103, 403) in eine Freigabestellung zu bewegen oder das mindestens eine erste Führungselement (101, 401) in eine Freigabestellung und das mindestens eine zweite Führungselement (103, 403) in eine Spannstellung zu bewegen, wobei das mindestens eine erste Führungselement (101, 401) in der Spannstellung in Kontakt mit dem Zugmittel (105, 405) steht, um das Zugmittel (105, 405) mit einer Spannkraft zu beaufschlagen und in der Freigabestellung beabstandet von dem Zugmittel (105, 405) vorliegt und keine Kraft auf das Zugmittel (105, 405) überträgt, und wobei das mindestens eine zweite Führungselement (103, 403) in der Spannstellung in Kontakt mit dem Zugmittel (105, 405) steht, um das Zugmittel (105, 405) mit einer Spannkraft zu beaufschlagen und in der Freigabestellung beabstandet von dem Zugmittel (105, 405) vorliegt und keine Kraft auf das Zugmittel (105, 405) überträgt.
Spannvorrichtung (100, 200, 300, 400) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannvorrichtung (100, 200, 300, 400) lediglich einen einzelnen Aktuator (107, 111) zum Bewegen des mindestens einen ersten Führungselements (101, 401) und des mindestens einen zweiten Führungselements (103, 403) zwischen der Spannstellung und der Freigabestellung umfasst, wobei das mindestens eine erste Führungselement (101, 401) und das mindestens eine zweite Führungselement (103, 403) über eine von dem Aktuator (107, 111) bewegbare Kopplungseinheit (201, 301) zwischen ihrer jeweiligen Spannstellung und ihrer jeweiligen Freigabestellung zu bewegen sind.
Spannvorrichtung (100, 200, 300, 400) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kopplungseinheit (301) einen Umlenkpunkt (303) aufweist, an dem die Kopplungseinheit (301) beweglich gelagert ist.
Spannvorrichtung (100, 200, 300, 400) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontrollgerät (119) dazu konfiguriert ist, das mindestens eine erste Führungselement (101, 401) oder das mindestens eine zweite Führungselement (103, 403), selektiv in Abhängigkeit einer Bewegungsrichtung des Zugmittels (105, 405), ausschließlich in einem Leertrumbereich (117) des Zugmittels (105, 405) in die Spannstellung zu bewegen.
Spannvorrichtung (100, 200, 300, 400) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontrollgerät (119) dazu konfiguriert ist, die Spannkraft, mit der das mindestens eine erste Führungselement (101, 401) oder das mindestens eine zweite Führungselement (103, 403) auf das Zugmittel (105, 405) einwirkt, dynamisch in Abhängigkeit einer Betriebssituation einer das Zugmittel (105, 405) umfassenden Maschine (500) anzupassen.
Spannvorrichtung (100, 200, 300, 400) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannvorrichtung (100, 200, 300, 400) einen Sensor (407) zum Erfassen einer Schwingungsbewegung des Zugmittels (105, 405) umfasst und das Kontrollgerät (119) dazu konfiguriert ist, die Spannkraft, mit der das mindestens eine erste Führungselement (101, 401) oder das mindestens eine zweite Führungselement (103, 403) auf das Zugmittel (105, 405) einwirkt, dynamisch in Abhängigkeit von durch den Sensor (407) erfassten Messwerten anzupassen.
Spannvorrichtung (100, 200, 300, 400) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannvorrichtung (100, 200, 300, 400) einen ersten Aktuator (107) zum Bewegen des mindestens einen ersten Führungselements (101, 401) und einen zweiten Aktuator (111) zum Bewegen des mindestens einen zweiten Führungselements (103, 403) umfasst.
Kraftübertragungssystem (503) mit einer Spannvorrichtung (100, 200, 300, 400) nach einem der Ansprüche 1 bis 7.
Fahrzeug (500) mit einem Kraftübertragungssystem (503) nach Anspruch 8.
Spannverfahren (600) zum Spannen eines Zugmittels mittels einer Spannvorrichtung (100, 200, 300, 400) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das Spannverfahren (600) die folgenden Schritte umfasst: - Ermitteln (601) einer Drehmomentrichtung des Zugmittels (105, 405), um eine Lage eines Leertrumbereichs (117) des Zugmittels (105, 405) zu bestimmen, - Aktivieren (603) des mindestens einen Aktuators (107, 111), um mittels eines Führungselements (101, 103, 401, 403) der Spannvorrichtung (100, 200, 300, 400) ausschließlich den Leertrumbereich (117) des Zugmittels (105, 405) mit einer Spannkraft zu beaufschlagen und einen Lasttrumbereich (115) des Zugmittels (105, 405) vollständig von einer durch ein Führungselement (101, 103, 401, 403) der Spannvorrichtung (100, 200, 300, 400) bereitstellbaren Spannkraft zu entlasten.