DE19835406A1 - Antriebsriemen-Vorspannanordnung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung der im Oberbe­ griff des Anspruches 1 beschriebenen Art zum Vorspannen eines Antriebsriemens.

Stand der Technik

Verdichter von Klimaanlagen für Kraftfahrzeuge werden vielfach durch einen Riemen angetrieben, der um eine auf der Kurbelwel­ le des Motors angeordnete Riemenscheibe läuft. Der Motor des Fahrzeugs hat Verbindung mit der Rahmenkonstruktion des Fahr­ zeugs über elastisch nachgiebige Elemente, welche Relativbewe­ gungen zwischen Motor und Rahmenkonstruktion gestatten und ei­ ne Vibrations- und Schallübertragung vom Motor auf die Rahmen­ konstruktion und an den Innenraum des Fahrzeugs verringern. Auch der genannte Verdichter ist im Sinne geringerer Vibrati­ ons- und Schallübertragung sowie längerer Lebensdauer in der Regel beweglich in der Rahmenkonstruktion angeordnet.

Bedingt durch diese nachgiebigen Aufhängungsanordnung bedarf es somit auch einer Art von Vorspannung des Antriebsriemens auf eine solche Weise, daß der Antriebsriemen immer einwand­ frei gespannt ist, so daß ein gleichmäßiger und zuverlässiger Antrieb des Klimaanlagen-Verdichters gewährleistet ist.

Zur Erzielung einer derartigen Antriebsriemen-Vorspannung sind verschiedene Typen von Federungsorganen bekannt. Die bisher eingesetzten Federungsorgane waren jedoch mit dem Nachteil be­ haftet, daß ihre Federkraft, d. h. die die Vorspannung des An­ triebsriemens bewirkende Kraft, sich mit der Verstellung des angetriebenen Verdichters verringert. Demzufolge wird die Vor­ spannung mit zunehmendem Alter und dadurch bedingter Längsdeh­ nung des Antriebsriemens geringer, so daß ein gleichmäßiger und zuverlässiger Antrieb des Klimaanlagen-Verdichters nicht mehr aufrechterhalten werden kann. Um in dieser Hinsicht einen Ausgleich zu schaffen und eine einwandfreie Vorspannung des Antriebsriemens zu erzielen, muß der Antriebsriemen während der Lebensdauer des Antriebsriemens in bestimmten Zeitabstän­ den von Hand nachgespannt werden.

Zweck der Erfindung

Der Zweck der Erfindung besteht darin, die oben beschriebenen Nachteile auszuschalten, eine Anordnung zur Erhöhung der Zu­ verlässigkeit bei einem Antrieb mit einem Riemen zu ergeben und den Bedarf an wiederholtem Nachspannen dem Antriebsriemens zu verringern.

Diesen erfüllt die in der Einleitung genannte Antriebsriemen-Vor­ spannanordnung durch eine die Erfindung kennzeichnende Fe­ derungsvorrichtung von solcher Ausführung, daß sie eine Kraft bereitstellt, die im wesentlichen unabhängig von der Verstel­ lung der genannten Aggregate zwischen einer angegebenen ersten und einer angegebenen zweiten Stellung konstant bleibt. Bei der erfindungsgemäßen Federungseinrichtung, die eine bezogen auf die Verformung der Federungseinrichtung im wesentlichen konstante Federkraft bereitstellt, ist kein Nachspannen des Antriebsriemens zum Ausgleich dessen mit zunehmendem Alter größer werdenden Längsdehnung mehr erforderlich. Die erfin­ dungsgemäße Anordnung reduziert demzufolge den Aufwand für Wartung und Instandhaltung, da kein Eingriff beim Antriebsrie­ men durch den Kunden oder eine Werkstatt außer beim Riemen­ wechsel bei Erreichen oder Überschreiten der Lebensdauer des Antriebsriemens erforderlich ist.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung umfaßt die Federungs­ einrichtung ein erstes Federungsorgan, welches zwischen dem Trägerorgan und genanntem Aggregat und auf solche Weise ange­ ordnet ist, daß es eine in Richtung der genannten Verstellung wirkende Kraft bereitstellt, die sich mit zunehmender Verstel­ lung vermindert, und ein zweites Federungsorgan, welches zwi­ schen dem Trägerorgan und genanntem Aggregat und auf solche Weise angeordnet ist, daß es eine in Richtung der genannten Verstellung wirkende Kraft bereitstellt, die sich mit zuneh­ mender Verstellung vergrößert. Das erste Federungsorgan umfaßt somit eine konventionelle Feder, die mit einer streckenden Kraft auf den Antriebsriemen wirkt, welche mit zunehmender Längsdehnung des Antriebsriemens abnimmt. Das zweite Fede­ rungsorgan umfaßt eine Feder, die mit einer streckenden Kraft auf den Antriebsriemen wirkt, welche mit zunehmender Längsdeh­ nung des Antriebsriemens zunimmt. Dies wird dadurch erreicht, daß das zweite Federungsorgan eine Balganordnung umfaßt, wobei diese Balganordnung einen pneumatischen Rollbalg aufweisen kann, der einen geschlossenen und mit einer Druckluftquelle verbundenen Raum bildet. Die Balganordnung umfaßt vorteilhaf­ terweise auch eine elastische Membran, die so angeordnet ist, daß sie auf der Mantelfläche eines Körpers mit zunehmender Querschnittfläche auf solche Weise abrollen kann, daß die Fe­ derkraft der Balganordnung mit zunehmendem Auszug der Bal­ ganordnung zunimmt.

Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird das ge­ nannte Aggregat von einem Stützorgan getragen, das schwenkbar im Trägerorgan angeordnet ist. Ein solches Stützorgan kann ein wiegenähnliches Organ enthalten, in welchem das genannte Organ montiert ist und welches um eine Schwenkachse schwenkbar am Trägerorgan befestigt ist. Dabei kann vorteilhafterweise das erste Federungsorgan ein elastisches Drehelement umfassen, durch welches das Stützorgan schwenkbar mit dem Trägerorgan verbunden ist. Mit einem derartigen Drehelement, welches das Stützorgan und das genannte Aggregat trägt, wird außerdem der Vorteil erzielt, daß die Schall- und Vibrationsübertragung vom angetriebenen Aggregat reduziert werden kann. Das elastische Drehelement kann dabei ein rohrförmiges elastisches Element umfassen, dessen Innenfläche entweder mit dem Stützorgan oder dem Trägerorgan und dessen Außenfläche entsprechend entweder mit dem Trägerorgan oder dem Stützorgan fest verbunden sind.

Bei einer vorteilhaften Anwendung der Erfindung umfaßt das ge­ nannte Aggregat einen Verdichter für eine Klimaanlage für ein Kraftfahrzeug. Dabei kann als Antriebsmotor der Antriebsmotor des Fahrzeugs dienen und der Antriebsriemen zwischen einer auf der Welle des Verdichters und einer auf der Kurbelwelle des Antriebsmotors befestigten Riemenscheibe angeordnet sein.

Eine ausführliche Erläuterung der Erfindung enthält die nach­ stehende Beschreibung einer Ausführungsform der Erfindung un­ ter Bezugnahme auf die folgenden Figuren.

Beschreibung der Figuren

Fig. 1 zeigt eine Antriebsanordnung für einen Verdichter mit einer Anordnung gemäß der vorliegenden Erfindung in schematischer Darstellung,

Fig. 2 zeigt ein erstes Federungsorgan in Fig. 1 in perspekti­ vischer Darstellung und

Fig. 3 zeigt ein zweites Federungsorgan der Anordnung in Fig. 1 im Querschnitt.

Beschreibung einer Ausführungsform der Erfindung

In Fig. 1 ist schematisch ein Verdichter 1 für eine Klimaanla­ ge für ein Kraftfahrzeug dargestellt. Auf der Antriebswelle des Verdichters 1 ist eine Riemenscheibe 2 für den Antrieb des Verdichters 1 angeordnet. In Fig. 1 ist auch der Fahrzeugmotor 3 schematisch dargestellt, der auf der Kurbelwelle eine Rie­ menscheibe 4 aufweist. Ein Antriebsriemen 5 ist zwischen den Riemenscheiben 2 und 4 angeordnet und überträgt Antriebskraft vom Fahrzeugmotor 3 auf den Klimaanlagen-Verdichter 1. Der An­ triebsriemen 5 kann von beliebigem Typ sein und ist im ange­ führten Beispiel als konventioneller Keilriemen ausgeführt.

Der Verdichter 1 ist auf einem wiegenähnlichen Stützorgan 6 angeordnet, das über ein elastisches Drehelement 8 schwenkbar mit einem Trägerorgan 7 verbunden ist. Das Trägerorgan 7 wie­ derum ist, wie mit Bezugsziffer 9 angedeutet, mit der Rahmen­ konstruktion des Fahrzeugs verbunden. Das elastische Drehele­ ment 8, siehe Fig. 2, umfaßt ein rohrförmiges elastisches und vorzugsweise aus gummiähnlichem Material hergestelltes Element 10 mit einer Innenfläche, die über eine metallische Rohrhülse 11 fest mit dem Stützorgan 6 verbunden ist, sowie mit einer Außenfläche, die über eine metallische Rohrhülse 12 fest mit dem Trägerorgan 7 verbunden ist. Mit Hilfe des elastischen Drehelements 8 sind Stützorgan 6 und Verdichter 1 somit im Verhältnis zum Trägerorgan 7 schwenkbar um eine Schwenkachse, die in Längsrichtung des elastischen Drehelements verläuft. In Fig. 1 ist der Verdichter 1 in einer aufrechtstehenden, im we­ sentlichen senkrechten Stellung dargestellt. Wenn sich das elastische Drehelement 8 in Ruhestellung befindet, d. h. keine Kraft auf das Stützorgan 6 ausübt, befindet sich der Verdich­ ter 1 in Fig. 1 in einer um ca. 10° nach rechts geneigten Stellung. In der gezeigten Stellung versucht somit das elasti­ sche Drehelement 8, den Verdichter 1 nach rechts zu drehen, d. h. das elastische Drehelement 8 übt auf den Antriebsriemen 5 eine Vorspannkraft aus.

Am Trägerorgan 7 ist eine Stützplatte 13 angeordnet, die im wesentlichen nach außen gerichtet ist. Zwischen der Stützplat­ te 13 und dem Stützorgan 6 befindet sich ein Federungsorgan 14 in Form einer Balganordnung mit progressiver Federungskennli­ nie, genauer gesagt ein sogenannter pneumatischer Rollbalg. Ein solcher Rollbalg ist in Fig. 3 genauer dargestellt. Der Rollbalg 14 umfaßt eine elastische Membran 15 aus einem rohr­ förmigen, gummiähnlichen Werkstoff und angeordnet zum Abrollen auf der äußeren Mantelfläche eines Rollkörpers 16, welcher ei­ ne in der Ausdehnungsrichtung der Balganordnung zunehmende Querschnittfläche aufweist. Die Membran 15 ist am Rollkörper 16 rundum an dessen Umkreis am Ende mit dem größten Durchmes­ ser befestigt, erstreckt sich abwärts am Rollkörper 16 ent­ lang, ist am unteren Ende des Rollkörpers 16 nach oben gefal­ tet, so daß sie sich nach außen und erneut aufwärts erstreckt, und ist schließlich an einem oben auf dem Rollkörper 16 ange­ ordneten Halter 17 befestigt. Genannter Halter 17 ist am Stüt­ zorgan 6 befestigt, der Rollkörper ist an der Stützplatte 13 befestigt. Die Membran 15 besitzt gewisse elastische Eigen­ schaften, die ausschlaggebend sind für den Radius R, mit dem die Membran 15 um sich selbst gefaltet werden kann. Dies be­ deutet, daß in der unteren, in Fig. 3 gezeigten Stellung, wenn die Balganordnung 14 zusammengedrückt ist, die Membran 15 ih­ ren kleinsten Außendurchmesser hat. Wenn die Balganordnung 14 etwas ausgezogen ist und der Radius R sich außerhalb des größ­ ten Durchmessers des Rollkörpers 16 befindet, wird der Außen­ durchmesser der Membran 15 seinen größten Wert annehmen. Der Halter 17 der Balganordnung 14, der Rollkörper 16 und die Mem­ bran 15 umschließen zusammen einen Hohlraum, der mit einer schematisch angedeuteten Druckluftquelle 18 verbunden ist. Die Druckluftquelle kann einen Teil der bordseitigen Druckluftan­ lage sein und den Hohlraum der Balganordnung mit einem im we­ sentlichen konstanten Druck beaufschlagen. Bedingt dadurch, daß die Balganordnung 14 bei ihrer Ausdehnung einen größeren Durchmesser annimmt, wird die Kraft, mit der sich die Bal­ ganordnung 14 in Längsrichtung ausdehnen will oder die auf das Stützorgan 6 wirkt, mit zunehmender Längsausdehnung der Bal­ ganordnung 14 zunehmen.

Vom elastischen Drehelement 8 geht somit eine Kraft zum Vor­ spannen des Antriebsriemens 5 und Drehen des Verdichters 1 nach rechts gem. Fig. 1 aus, die mit zunehmender Drehung ab­ nimmt. Von der Balganordnung 14 dagegen geht eine Kraft zum Spannen des Antriebsriemens 5 und Drehen des Verdichters 1 nach rechts gem. Fig. 1 aus, die mit zunehmender Drehung ab­ nimmt. Durch eine einwandfreie Bemessung einerseits der Feder­ kräfte der Balganordnung 14 bzw. des elastischen Drehelements 8 und andererseits der geometrischen Gestaltung der einzelnen Teile kann demzufolge mit der dargestellten Anordnung eine Ge­ samtfederkraft erhalten werden, die auf ein Spannen des An­ triebsriemens 5 und Drehen des Verdichters 1 nach rechts gem. Fig. 1 ausgerichtet und im wesentlichen unabhängig von der Drehung des Verdichters 1 aus der gezeigten Grundstellung von konstanter Größe ist.

Um das Auswechseln des Antriebsriemens 5 zu erleichtern, gibt es im Stützorgan 6 eine Öffnung zur Aufnahme eines Werkzeugs, mit dem das Stützorgan 6 und der Verdichter 1 nach rechts gern. Fig. 1 gedreht werden können, wenn gleichzeitig die Balganord­ nung 14 von Druck entlastet wird.

Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die hier dargestellte Ausführungsform beschränkt, sondern kann im Rahmen der nach­ stehenden Ansprüche verändert und modifiziert werden. Zum Bei­ spiel sei hier genannt, daß die erfindungsgemäße Anordnung auch beim Antrieb anderer Aggregate als Verdichter für Klima­ anlagen zum Einsatz kommen kann. Die erfindungsgemäße Anord­ nung kann bei allen erdenklichen Antrieben mit Antriebsriemen Anwendung finden. Ebenso kann die in Fig. 3 dargestellte Bal­ ganordnung bei unveränderter Funktion in einer verglichen mit der Figur um 180° verdrehten Stellung montiert sein.

Bezugszeichenliste

1

Verdichter

2

Riemenscheibe

3

Fahrzeugmotor

4

Riemenscheibe

5

Antriebsriemen

6

Stützorgan

7

Trägerorgan

8

Drehelement

9

Rahmenkonstruktion

10

Elastisches Element

11

Rohrhülse

12

Rohrhülse

13

Stützplatte

14

Federungsorgan

15

Membran

16

Rollkörper

17

Halter

18

Druckluftquelle

Claims (10)

1. Anordnung zum Vorspannen eines Antriebsriemens (5), der kraftübertragend zwischen einem Antriebsmotor (3) und einem angetriebenen Aggregat (1) an einem Trägerorgan (7) angeordnet ist, wobei das Trägerorgan (7) eine zwischen dem Trägerorgan (7) und genanntem Aggregat (1) angeordnete Federungseinrich­ tung (8, 14) aufweist, welche so gestaltet ist, daß von ihr eine Kraft zum Verstellen des genannten Aggregats (1) relativ dem Trägerorgan (7) aus einer ersten Stellung des genannten Aggregats (1) in eine zweite Stellung ausgeht, wodurch ein Spannen des Antriebsriemens (5) erzielt wird, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Federungseinrichtung (8, 14) so ausgeführt ist, daß sie eine Kraft bereitstellt, die unabhängig von der Verstellung des genannten Aggregats (1) aus genannter erster in genannte zweite Stellung im wesentlichen konstant ist.

2. Anordnung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Federungseinrichtung ein erstes Federungsorgan (8) umfaßt, das zwischen dem Trägerorgan (7) und genanntem Aggregat (1) angeordnet und so gestaltet ist, daß sie eine Kraft zur ge­ nannten Verstellung erzeugt, wobei diese Kraft mit zunehmender Verstellung abnimmt, und daß die Federungseinrichtung ein zweites Federungsorgan (14) umfaßt, das zwischen dem Trägeror­ gan (7) und genanntem Aggregat (1) angeordnet und so gestaltet ist, daß sie eine Kraft zur genannten Verstellung erzeugt, wo­ bei diese Kraft mit zunehmender Verschiebung zunimmt.

3. Anordnung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Federungsorgan ein Balganordnung (14) umfaßt.

4. Anordnung gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Balganordnung (14) einen Rollbalg umfaßt, welcher einen geschlossenen Hohlraum bildet, der mit einer Druckluftquelle verbunden ist.

5. Anordnung gemäß einem der Ansprüche 3 und 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Balganordnung (14) eine elastische Mem­ bran 15) umfaßt, welche so angeordnet ist, daß sie auf der Mantelfläche eines Körpers (16) mit zunehmender Querschnitts­ fläche auf solche Weise abrollt, daß die Federkraft der Bal­ ganordnung (14) mit zunehmendem Auszug der Balganordnung zu­ nimmt.

6. Anordnung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß das genannte Aggregat (1) von einem drehbar im Trägerorgan (7) gelagerten Stützorgan (6) getragen wird.

Anordnung gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Stützorgan (6) ein wiegenähnliches Organ umfaßt, an wel­ chem genanntes Aggregat (1) montiert ist, und welches um eine Schwenkachse schwenkbar am Trägerorgan (7) angeordnet ist.

8. Anordnung gemäß einem der Ansprüche 6 und 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das erste Federungsorgan ein elastisches Drehelement (8) umfaßt, über welches das Stützorgan (6) dreh­ bar mit dem Trägerorgan (7) verbunden ist.

9. Anordnung gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das elastische Drehelement (8) ein rohrförmiges elastisches Element (10) umfaßt, dessen Innenfläche fest mit entweder dem Stützorgan (6) oder dem Trägerorgan (7) und Außenfläche ent­ sprechend mit dem Trägerorgan (7) bzw. dem Stützorgan (6) ver­ bunden ist.

10. Anordnung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß das genannte Aggregat (1) einen Ver­ dichter für eine Klimaanlage für Kraftfahrzeuge umfaßt.