DE10359162A1

DE10359162A1 - Spannvorrichtung

Info

Publication number: DE10359162A1
Application number: DE2003159162
Authority: DE
Inventors: Jörg Kaiser; Manfred Dipl.-Ing. Wilhelm; Horst Dipl.-Ing. Adel
Original assignee: INA Schaeffler KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2003-12-16
Filing date: 2003-12-16
Publication date: 2005-07-21
Also published as: WO2005061926A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Spannvorrichtung (13a) für zumindest zwei Zugmittel (4, 10) von Zugmitteltrieben (1a, 1b) einer Brennkraftmaschine. Dazu ist die Spannvorrichtung (13a) mit zwei Spannrollen (14, 15) versehen, die parallel versetzt zueinander jeweils einem Zugmittel (4, 10) zugeordnet sind.

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Spannvorrichtung für zumindest zwei Zugmittel von Zugmitteltrieben einer Brennkraftmaschine, die beispielsweise zum Antrieb von Aggregaten wie Generator, Lenkhilfspumpe, Wasserpumpe, Klimakompressor oder Lüfter vorgesehen sind. Der Aufbau der Spannvorrichtung umfasst einen Stellhebel, der gelenkig gelagert um einen Drehpunkt schwenkbar ist und getrennte, jeweils einem Zugmittel zugeordnete Spannrollen umfasst. Zur Erzielung einer ausreichenden Vorspannung der Zugmittel wird der Stellhebel von einem Kraftmittel beaufschlagt.
Hintergrund der Erfindung
Eine gattungsgemäße Spannvorrichtung ist aus der JP 012 03 748 A1 bekannt. Dieser Stand der Technik zeigt eine Antriebsanordnung, die zwei Zugmitteltriebe umfasst, die mit einer Brennkraftmaschine in Verbindung stehen. Die dabei eingesetzte Spannvorrichtung umfasst zwei nahezu rechtwinklig zueinander angeordnete Schenkel mit einem gemeinsamen Drehpunkt, die jeweils über eine Spannrolle einem Zugmittel der getrennten Zugmitteltriebe zugeordnet sind. Der Stellhebel wird von einem Kraftmittel beaufschlagt, wodurch über die Spannrollen eine Vorspannkraft der Zugmittel der Zugmitteltriebe erzielt wird.
Die DE 42 43 452 A2 zeigt eine Spannvorrichtung, die zwei getrennt zueinander um eine gemeinsame Drehachse schwenkbare Stellarme umfasst. Die jeweils endseitig an den Stellarmen drehbar angeordneten Spannrollen sind an dem Zugmittel eines Zugmitteltriebs abgestützt. Ein zwischen den Stellarmen eingesetztes Kraftmittel bewirkt eine die Stellhebel spreizende Kraft, das heißt eine gegenläufige Schwenkbewegung der Stellarme.
Übereinstimmend erfordern die bekannten Spannvorrichtungen einen hohen Bauraumbedarf, verbunden mit einer hohen Anzahl von Einzelkomponenten.
Zusammenfassung der Erfindung
Die Nachteile der bekannten Lösungen berücksichtigend, ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Spannvorrichtung für gleichzeitig mehrere Zugmitteltriebe zu schaffen, die einen geringen Bauraum benötigt sowie eine reduzierte Anzahl von Komponenten umfasst.
Diese Problemstellung wird durch die Merkmale von Anspruch 1 gelöst. Danach ist gemäß der Erfindung eine Spannvorrichtung vorgesehen, deren Spannrollen an einem Schenkel des Stellhebels parallel versetzt zueinander drehbar angeordnet sind. Diese Maßnahme gewährleistet eine gewünschte bauraumoptimierte Spannvorrichtung für zumindest zwei versetzt zueinander angeordnete Zugmitteltriebe einer Brennkraftmaschine. Der erforderliche Bauraumbedarf ist dabei nur geringfügig größer als bei einer Spannvorrichtung für nur einen Zugmitteltrieb. Im Vergleich dazu vergrößert sich der Bauraum für die erfindungsgemäße Spannvorrichtung lediglich durch die Anordnung einer weiteren Spannrolle, in Verbindung mit einem entsprechend stärker ausgelegten Kraftmittel, dass eine ausreichende Vorspannung des Zugmittel gewährleistet. Außerdem ermöglicht der erfindungsgemäße Aufbau eine gewichtsoptimierte Spannvorrichtung, die in vorteilhafter Weise prozesssicher, kostengünstig herstellbar ist.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche 2 bis 15.
Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung umfasst einen als Kniehebel gestalteten, zwei Schenkel einschließenden Stellhebel. Ein erster Schenkel ist dabei mit dem Kraftmittel verbunden und der weitere Schenkel ist endseitig zur Aufnahme der Spannrollen bestimmt. Der Drehpunkt um den der Stellhebel schwenkbar ist, kann dabei variabel zwischen dem Anlenkpunkt des Kraftmittels und den Spannrollen festgelegt werden. Die Lage des Drehpunktes bestimmt ein Hebelverhältnis einen sich einstellenden Abstand von dem Drehpunkt des Stellhebels zu den Spannrollen einerseits und von dem Drehpunkt zu dem Anlenkpunkt des Kraftmittels andererseits. Damit kann unmittelbar Einfluß auf den Schwenkbereich der Spannrollen und den Stellweg bzw. die erforderliche Stellkraft des Kraftmittels genommen werden.
Vorteilhaft sind die Spannrollen der erfindungsgemäßen Spannvorrichtung mit einem übereinstimmenden Radius zum Drehpunkt des Stellhebels angeordnet, wodurch sich eine gemeinsame Drehachse beider Spannrollen einstellt.
Weiterhin ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass zumindest eine Spannrolle gegenüber der weiteren Spannrolle einen Freiheitsgrad aufweist, d.h. beispielsweise in Richtung einer erhöhten Vorspannkraft des Zugmittel begrenzt, individuell verstellbar ist. Die erfindungsgemäße, mit zwei Zugmitteltrieben in Verbindung stehende Spannvorrichtung ermöglicht damit unterschiedliche Vorspannkräfte des Zugmittels. Damit berücksichtigt die Erfindung unterschiedliche Anforderungen hinsichtlich der Vorspannkraft der getrennten Zugmitteltriebe. Außerdem schließt die Erfindung ein, beide parallel zueinander an dem Stellhebel angeordneten Spannrollen verstellbar zu befestigen.
Eine unterschiedliche Wirkungsweise der zwei axial versetzt zueinander angeordneten Spannrollen der erfindungsgemäßen Spannvorrichtung kann bevorzugt mit einem Excenter realisiert werden. Ein solcher in der Spannrolle integrierter Arbeitsexzenter wird dabei von einer Torsionsfeder unmittelbar beaufschlagt. Die Torsionsfeder übt dabei eine Kraftkomponente auf den Arbeitsexzenter aus, der diesen in eine Richtung beaufschlagt, wodurch die unmittelbar den Arbeitsexzenter umschließende Laufrolle in eine Richtung verdreht wird, die eine erhöhte Vorspannkraft des Zugmittels bewirkt.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, die Spannrollen der Spannvorrichtung mit zueinander abweichenden Durchmessern zu versehen. Mit dieser Maßnahme kann beispielsweise der Umschlingungswinkel des Zugmittels an den Riemenscheiben beeinflusst werden, die den Spannrollen der Spannvorrichtung benachbart sind.
Weiterhin sind gemäß der Erfindung die Spannrollen der Spannvorrichtung in zueinander abweichenden Radien zu dem Drehpunkt des Stellhebels positioniert. Die Zugmittelführung kann beispielsweise die Verschiebung der Spannrollen an dem Stellhebel erfordern.
Die Erfindung schließt weiterhin eine Spannvorrichtung ein, die drei axial zueinander versetzte, an einem Schenkelende des Stellhebels angeordnete Spannrollen umfasst. Diese Spannvorrichtung ermöglicht, dass gleichzeitig drei separate Zugmittel von Zugmitteltrieben vorgespannt werden.
Der konstruktive Aufbau der Spannvorrichtung sieht bevorzugt die Anordnung der Spannrollen endseitig des Schenkels an dem Stellhebel vor. Dazu ist der Stellhebel mit einem als Tragrohr ausgebildeten Querträger versehen, der einerseits den axialen Abstand der Spannrollen zueinander definiert und gleichzeitig eine Basis schafft, auf dem die Spannrollen über ein Radiallager drehbar angeordnet sind.
Alternativ zu einem Kniehebel schließt die Erfindung weiterhin einen beispielsweise gradlinig gestalteten Stellhebel ein, bei dem das Kraftmittel zwischen der Drehachse der Spannrollen und dem Drehpunkt des Stellhebels angelenkt ist. Dieser konstruktive Aufbau ermöglicht einerseits einen verkürzten Stellhebel, verbunden mit einem vergrößerten Hub des Kraftmittels.
Als ein geeignetes Kraftmittel für die erfindungsgemäße Spannvorrichtung ist bevorzugt ein hydraulisch wirkendes Bauteil vorgesehen. Das vorteilhaft eine Schraubenfeder einschließende Kraftmittel übt eine ausreichende Kraft auf den Stellhebel aus, wobei die vom Stellhebel übersetzte Kraft mittels der Spannrollen auf das Zugmittel übertragen wird. Außerdem eignet sich als Kraftmittel für die Spannvorrichtung ein als Schraubenfeder ausgebildetes Federglied.
Die Spannvorrichtung gemäß der Erfindung kann weiterhin mit einem als Kugelgewindetrieb ausgelegten Kraftmittel kombiniert werden. Der bevorzugt elektrisch ansteuerbare bzw. betätigbare Kugelgewindetrieb der auch als elektrisch ansteuerbarer Aktuator zu bezeichnen ist, ermöglicht eine stufenlose Verstellung der Vorspannkraft der Zugmittel. Der Kugelgewindetrieb eignet sich bevorzugt die Vorspannung der Zugmittel in Abhängigkeit von Betriebsparametern der Brennkraftmaschine zu verändern. Die Zugmittelvorspannung kann damit beispielsweise an den jeweiligen Betriebsmodus der Brennkraftmaschine bzw. der anzutreibenden Aggregate angepasst werden.
Als alternative Kraftmittel für die erfindungsgemäße Spannvorrichtung eignen sich weiterhin pneumatisch oder elektro-hydraulisch wirkende Aktuatoren, die als Kraftmittel eingesetztbar sind.
Anstelle eines Kraftmittels bietet es sich an, die erfindungsgemäße Spannvorrichtung mit mehreren, bevorzugt zwei parallel angeordneten Kraftmitteln zu versehen, die direkt mit dem Stellhebel zusammenwirken, zur Erzeugung einer ausreichenden Vorspannkraft der Zugmittel.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt. Es zeigen:
1 schematisch dargestellt, zwei getrennte Zugmitteltriebe, deren Zugmittel über eine Spannvorrichtung vorgespannt sind;
2 in einer Einzelteilzeichnung die Ansicht einer erfindungsgemäßen Spannvorrichtung;
3 in einer Schnittdarstellung gemäß dem Verlauf 3-3, die in 2 abgebildete Spannvorrichtung;
4 eine alternative Anordnung von zwei parallel angeordneten Spannrollen gemäß 3.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
Die 1 zeigt schematisch das Trieblayout von zwei separaten Zugmitteltrieben einer Brennkraftmaschine, die axial versetzt zueinander angeordnet sind. Ein erster Zugmitteltrieb 1a der in 1 nicht abgebildeten Brennkraftmaschine dient zum Antrieb von einzelnen Aggregaten, wie Klimakompressor 2, Lenkhilfspumpe 3 und Generator 8. Ein Zugmittel 4 verbindet dabei Riemenscheiben der einzelnen zuvor genannten Aggregate sowie eine mit der Kurbelwelle 5 der Brennkraftmaschine in Verbindung stehende Riemenscheibe 6, die gleichzeitig das Abtriebsorgan für den Zugmitteltrieb 1a bildet. Zur Erzielung eines vergrößerten Umschlingungswinkels ist das Zugmittel 4 des Zugmitteltriebs 1a zwischen dem Klimakompressor 2 und der Lenkhilfspumpe 3 an einer Umlenkrolle 7 geführt. Axial versetzt zu dem Zugmitteltrieb 1a verläuft der weitere Zugmitteltrieb 1b, der zum Antrieb eines Lüfters 9 bestimmt ist. Das Zugmittel 10 des Zugmitteltriebs 1b verbindet dabei die Riemenscheibe 11 der Kurbelwelle 5 mit dem Lüfter 9 und ist weiterhin an einer Umlenkrolle 12 geführt.
Zur Erzielung eines ausreichend vorgespannten Zugmittels 4 und 10 ist eine Spannvorrichtung 13a vorgesehen, mit der gleichzeitig die Zugmittel 4, 10 der Zugmitteltriebe 1a, 1b vorgespannt werden, welche parallel zueinander bzw. axial versetzt zueinander sind. Dazu ist die Spannvorrichtung 13a mit zwei getrennten Spannrollen 14, 15 versehen, die jeweils einem Zugmittel 4, 10 zugeordnet sind. Die Spannrollen 14, 15 sind dabei endseitig an einem Stellhebel 16 angeordnet, welcher um einen Drehpunkt 17 schwenkbar ist und an dem von den Spannrollen 14, 15 gegenüberliegenden Ende ein Kraftmittel 18 angelenkt ist. Das als Hydraulikelement wirkende Kraftmittel 18, das einen Hydraulikkolben in Verbindung mit einer Druckfeder umfasst, ist mit einem ersten Anlenkpunkt 19a ortsfest, jedoch gelenkig, beispielsweise mit dem Gehäuse der Brennkraftmaschine verbunden. Mit dem weiteren Anlenkpunkt 19b ist das Kraftmittel 18 an dem Stellhebel 16 befestigt.
Die 2 zeigt in einer Einzelteilzeichnung die Spannvorrichtung 13a und erläutert deren Einzelteile. Der Stellhebel 16 bildet einen Kniehebel mit unterschiedlichen Schenkellängen. Endseitig an dem kürzeren Schenkel 22 ist das Kraftmittel 18 angelenkt. Dem länger ausgeführten Schenkel 23 sind die Spannrollen 14, 15 zugeordnet. Der weitestgehend eine Dreieckform bildende Stellhebel 16 ist auf einer Verbindungslinie zwischen dem Anlenkpunkt 19b und einer Drehachse 21 der Spannrollen 14, 15 mit einer Werkzeugaufnahme 20 versehen. Die für ein separates Werkzeug bestimmte Werkzeugaufnahme 20 ermöglicht eine vereinfachte Montage der Zugmittel 4, 10, in dem der Stellhebel 10 im eingebauten Zustand, beispielsweise entgegen einer Kraftrichtung des Kraftmittels 18 schwenkbar ist um die Montage der Zugmittel 4, 10 zu vereinfachen.
Die 3 zeigt die Spannvorrichtung 13a in einer Schnittdarstellung 3-3 gemäß 2. Diese Darstellung verdeutlicht die parallele bzw. axial versetzte Anordnung der Spannrollen 14, 15, die gemäß 1, in der Einbaulage den getrennt verlaufenden Zugmitteln 4, 10 zugeordnet sind. Die wälzgelagerten Spannrollen 14, 15 sind dabei an einem endseitig des Schenkels 23 ausgebildeten Tragrohr 24 lagefixiert und jeweils mittels Verschraubungen 25a, 25b lösbar befestigt. Zur Bildung des Drehpunktes 17 ist der Stellhebel 16 mit einem Rohrabschnitt 26 versehen, dessen Länge auf der einen Seite des Stellhebels 16 die Breite des Kraftmittels 18 bzw. die Breite der Spannrolle 14 übertrifft und auf der anderen Seite ebenfalls einen Überstand bildet. Damit ergibt sich eine große Führungslänge, die sich vorteilhaft auf das Schwingungsverhalten der Spannvorrichtung 13a im Betriebszustand auswirkt. Als Kraftmittel 18 sind zwei parallel zueinander, axial versetzte Hydraulikelemente vorgesehen, die im Anlenkpunkt 19b an Stutzen 27a, 27b des Stellhebels 16 befestigt sind.
Die 4 zeigt die Spannvorrichtung 13b, die sich von der Spannvorrichtung 13a durch voneinander abweichend gestaltete Spannrollen 15, 28 unterscheidet. In der Spannrolle 15, die im Vergleich zu der Spannrolle 28 einen kleineren Durchmesser aufweist ist ein Arbeitsexzenter 29 integriert, wodurch sich für die Spannrolle 28 ein Freiheitsgrat einstellt. Diese Maßnahme ermöglicht beispielsweise eine vorteilhaft unterschiedliche Vorspannkraft der Zugmitteltriebe 1, 8. Der Arbeitsexzenter 29 ist auf einer an dem Stellhebel 16 befestigten Führungshülse 30 über ein Gleitlager 31 exzentrisch gelagert. Außenseitig ist auf dem Arbeitsexzenter 29 ein Radiallager 32 positioniert, welches von einer Laufrolle 33 umschlossen ist. Auf der zum Stellhebel 16 gewandten Seite ist dem Arbeitsexzenter 29 eine Torsionsfeder 34 zugeordnet, die mit einem Federende an dem Arbeitsexzenter 29 und mit dem weiteren Federende an dem Stellhebel 16 bzw. einer vorgeschalteten Grundplatte 35 fixiert ist. Die Torsionsfeder 35 übt eine Kraftkomponente auf den Arbeitsexzenter 29 und der damit in Verbindung stehenden Laufrolle 33 aus, um diese in eine Richtung zu bewegen, die eine erhöhte Vorspannkraft des Zugmittels 4 oder 10 verursacht.

1a: Zugmitteltrieb
1b: Zugmitteltrieb
2: Klimakompressor
3: Lenkhilfspumpe
4: Zugmittel
5: Kurbelwelle
6: Riemenscheibe
7: Umlenkrolle
8: Generator
9: Lüfter
10: Zugmittel
11: Riemenscheibe
12: Umlenkrolle
13a: Spannvorrichtung
13b: Spannvorrichtung
14: Spannrolle
15: Spannrolle
16: Stellhebel
17: Drehpunkt
18: Kraftmittel
19a: Anlenkpunkt
19b: Anlenkpunkt
20: Werkzeugaufnahme
21: Drehachse
22: Schenkel
23: Schenkel
24: Tragrohr
25a: Verschraubung
25b: Verschraubung
26: Rohrabschnitt
27a: Stutzen
27b: Stutzen
28: Spannrolle
29: Arbeitsexzenter
30: Führungshülse
31: Gleitlager
32: Radiallager
33: Laufrolle
34: Torsionsfeder
35: Grundplatte

Claims

Spannvorrichtung für zumindest zwei Zugmittel (4, 10) von Zugmitteltrieben (1, 8) einer Brennkraftmaschine, die beispielsweise zum Antrieb von Aggregaten wie Klimakompressor (2), Lenkhilfspumpe (3), Generator (8), Lüfter (9) vorgesehen sind, wobei die Spannvorrichtung (13a, 13b) einen um einen Drehpunkt (17) schwenkbaren Stellhebel (16) einschließt, der getrennte, jeweils einem Zugmittel (4, 10) zugeordnete, drehbare Spannrollen (14, 15, 33) umfasst und der Stellhebel (16) weiterhin mit einem Kraftmittel (18) zusammenwirkt, dadurch gekennzeichnet, dass die einem Ende des Stellhebels (16) zugeordneten Spannrollen (14, 15; 15, 33) parallel versetzt zueinander angeordnet sind.
Spannvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der als ein Kniehebel gestaltete Stellhebel (16) über einen ersten Schenkel (22) mit dem Kraftmittel (18) verbunden ist und der weitere Schenkel (23) zur Aufnahme der Spannrollen (14, 15; 15, 28) vorgesehen ist.
Spannvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Drehpunkt (17) des Stellhebels (16) zwischen einem Anlenkpunkt (19b) des Kraftmittels (18) und den Spannrollen (14, 15; 15, 28) vorgesehen ist.
Spannvorrichtung nach Anspruch 1, deren Spannrollen (14, 15; 15, 28) in einem übereinstimmenden Radius zu dem Drehpunkt (17) des Stellhebels (16) angeordnet sind und eine gemeinsame Drehachse (21) aufweisen.
Spannvorrichtung nach Anspruch 1, wobei zumindest eine Spannrolle (28) gegenüber der weiteren Spannrolle (15) einen Freiheitsgrat aufweist, zur Erzielung einer abweichenden Vorspannkraft der Zugmittel (4, 10).
Spannvorrichtung nach Anspruch 5, wobei in der Spannrolle (28) ein Arbeitsexzenter (29) integriert ist, der in Verbindung mit einer Torsionsfeder (34) eine exzentrische Verstellung einer Laufrolle (33) ermöglicht.
Spannvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Spannrollen (15, 28) zueinander abweichende Durchmesser aufweisen.
Spannvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Spannrollen (14, 15; 15, 28) mit zueinander abweichenden Radien zu dem Drehpunkt (17) an dem Stellhebel (16) befestigt sind.
Spannvorrichtung nach Anspruch 1, deren Aufbau drei axial zueinander versetzte Spannrollen umfasst, die übereinstimmend an einem Schenkelende des Stellhebels (16) angeordnet und jeweils einem separaten Zugmittel zugeordnet sind.
Spannvorrichtung nach Anspruch 1, wobei zur Aufnahme der Spannrollen (14, 15) der Schenkel (23) des Stellhebels (16) endseitig einen als Tragrohr (24) ausgebildeten Querträger aufweist, an dem die Spannrollen (14, 15) axial zueinander versetzt angeordnet sind.
Spannvorrichtung nach Anspruch 1, bei der das Kraftmittel (18) zwischen der Drehachse (21) der Spannrollen (14, 15) und dem Drehpunkt (17) des Stellhebels (16) angelenkt ist.
Spannvorrichtung nach Anspruch 1, die als Kraftmittel (18) ein Hydraulikelement einschließt, das mit einem ersten Anlenkpunkt (19a) an einem ortsfesten Gehäuse gelenkig befestigt ist und mit einem weiteren Anlenkpunkt (19b) gelenkig mit dem Stellhebel (16) verbunden ist.
Spannvorrichtung nach Anspruch 1, wobei als Kraftmittel (18) eine Feder, insbesondere eine Schraubenfeder eingesetzt ist.
Spannvorrichtung nach Anspruch 1, die einen elektrisch ansteuerbaren Aktuator, beispielsweise einen Kugelgewindetrieb, als Kraftmittel (18) vorsieht.
Spannvorrichtung nach Anspruch 1, die zwei axial versetzt zueinander angeordnete, an dem Stellhebel (16) angelenkte Kraftmittel (18) umfasst.