DE19835406B4

DE19835406B4 - Antriebsriemen-Vorspannanordnung

Info

Publication number: DE19835406B4
Application number: DE1998135406
Authority: DE
Inventors: Ulf Bergman
Original assignee: Scania CV AB
Current assignee: Scania CV AB
Priority date: 1997-08-27
Filing date: 1998-08-05
Publication date: 2009-02-26
Anticipated expiration: 2018-08-06
Also published as: DE19835406A1; SE517298C2; SE9703077D0; BR9803135A; SE9703077L

Abstract

Anordnung zum Vorspannen eines Antriebsriemens (5), der kraftübertragend zwischen einem Antriebsmotor (3) und einem an einem Trägerorgan (7) angebrachten angetriebenen Aggregat (1) angeordnet ist, wobei das Trägerorgan (7) eine zwischen dem Trägerorgan (7) und dem angetriebenen Aggregat (1) angeordnete Federungseinrichtung (8, 14) aufweist, welche so gestaltet ist, dass von ihr eine Kraft zum Verstellen des angetriebenen Aggregats (1) relativ zu dem Trägerorgan (7) aus einer ersten Stellung des angetriebenen Aggregats (1) in eine zweite Stellung ausgeht, wodurch ein Spannen des Antriebsriemens (5) erzielt wird, wobei
die Federungseinrichtung (8, 14) so ausgeführt ist, dass sie eine Kraft bereitstellt, die unabhängig von der Verstellung des angetriebenen Aggregats (1) aus der ersten Stellung in die zweite Stellung im wesentlichen konstant ist, wobei die Federungseinrichtung ein erstes Federungsorgan (8) umfasst, das
wirkungsmäßig zwischen dem Trägerorgan (7) und dem angetriebenen Aggregat (1) angeordnet und so gestaltet ist, dass es eine Kraft zur genannten...

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zum Vorspannen eines Antriebsriemens.
Stand der Technik
Verdichter von Klimaanlagen für Kraftfahrzeuge werden vielfach durch einen Riemen angetrieben, der um eine auf der Kurbelwelle des Motors angeordnete Riemenscheibe läuft. Der Motor des Fahrzeugs hat Verbindung mit der Rahmenkonstruktion des Fahrzeugs über elastisch nachgiebige Elemente, welche Relativbewegungen zwischen Motor und Rahmenkonstruktion gestatten und eine Vibrations- und Schallübertragung vom Motor auf die Rahmenkonstruktion und an den Innenraum des Fahrzeugs verringern. Auch der genannte Verdichter ist im Sinne geringerer Vibrations- 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 einwandfrei gespannt ist, so dass ein gleichmäßiger und zuverlässiger Antrieb des Klimananlagen-Verdichters gewährleistet ist.
Zur Erzielung einer derartigen Antriebsriemen-Vorspannung sind verschiedene Typen von Federungsorganen bekannt. Die bisher eingesetzten Federungsorgane waren jedoch mit dem Nachteil behaftet, dass ihre Federkraft, d. h. die die Vorspannung des Antriebsriemens bewirkende Kraft, sich mit der Verstellung des angetriebenen Verdichters verringert. Demzufolge wird die Vorspannung mit zunehmendem Alter und dadurch bedingter Längsdehnung des Antriebsriemens geringer, so dass ein gleichmäßiger und zuverlässiger Antrieb des Klimananlagen-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 Zeitabständen von Hand nachgespannt werden.
Der Stand der Technik gemäß DE 83 07 784 U1 zeigt eine Anordnung der eingangs bezeichneten Art. Bei dieser Anordnung ist eine Anordnung zweier zueinander entgegengesetzt vorgespannter Druckfedern vorgesehen. Die erste Druckfeder dient dazu, ein Gleitstück zum Spannen des Riemens vorzuspannen, wohingegen die weitere Feder lediglich dazu dient, das Gleitstück an der ersten Feder anzulegen. Die zweite Feder wirkt der Spannkraft der ersten Feder entgegen, weshalb deren Vorspannung möglichst klein gehalten werden muss. Es hat sich jedoch gezeigt, dass mit zunehmender Auslenkung des Gleitstücks aus seiner Ausgangslage aufgrund des Entspannes der ersten Feder die Spannkraft in unerwünschter Weise abnimmt, was letztendlich den Betrieb der Anordnung beinträchtigen kann.
Aus dem Stand der Technik US 4 326 848 A ist ferner eine Anordnung bekannt, bei der ein Riemen über eine Spannvorrichtung gespannt werden kann, sodass dieser Riemen eine Mehrzahl verschiedener angetriebener Einrichtungen antreiben kann. Die Spannvorrichtung ist dazu ausgebildet, um eine im Wesentlichen gleichbleibende Spannkraft zu erzielen.
Weitere Dokumente zum Stand der Technik sind DE 1 128 243 A , DE 71 49 207 U und GB 2 070 727 A .
Aufgabe der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die oben beschriebenen Nachteile zu beseitigen, eine Anordnung zur Erhöhung der Zuverlässigkeit bei einem Antrieb mit einem Riemen bereitzustellen und den Bedarf an wiederholtem Nachspannen des Antriebsriemens zu verringern.
Diese Aufgabe wird durch eine Anordnung zum Vorspannen eines Antriebsriemens nach Anspruch 1 gelöst. Die erfindungsgemäße Antriebsriemen-Vorspannanordnung ist durch eine Federungsvorrichtung gekennzeichnet, die eine Kraft bereitstellt, die im wesentlichen unabhängig von der Verstellung der genannten Aggregate zwischen einer angegebenen ersten und einer angegebenen zweiten Stellung konstant bleibt. Bei der erfindungsgemäßen Federungseinrichtung, die eine bezogen auf die Verfor mung der Federungseinrichtung im wesentlichen konstante Federkraft bereitstellt, ist kein Nachspannen des Antriebsriemens zum Ausgleich dessen mit zunehmendem Alter größer werdenden Längsdehnung mehr erforderlich. Die erfindungsgemäße Anordnung reduziert demzufolge den Aufwand für Wartung und Instandhaltung, da kein Eingriff am Antriebsriemen durch den Kunden oder eine Werkstatt außer beim Riemenwechsel bei Erreichen oder Überschreiten der Lebensdauer des Antriebsriemens erforderlich ist.
Gemäß der Erfindung umfasst die Federungseinrichtung ein erstes Federungsorgan, welches zwischen 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 zunehmender Verstellung vermindert, und ein zweites Federungsorgan, welches zwischen 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 zunehmender 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 Federungsorgan umfasst eine Feder, die mit einer streckenden Kraft auf den Antriebsriemen wirkt, welche mit zunehmender Längsdehnung 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 vorteilhafterweise 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 Federkraft der Balganordnung mit zunehmendem Auszug der Balganordnung zunimmt.
Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird das genannte 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 genannte 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 nachstehende Beschreibung einer Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf die folgenden Figuren.
Beschreibung der Figuren
1 zeigt eine Antriebsanordnung für einen Verdichter mit einer Anordnung gemäß der vorliegenden Erfindung in schematischer Darstellung,
2 zeigt ein erstes Federungsorgan in 1 in perspektivischer Darstellung und
3 zeigt ein zweites Federungsorgan der Anordnung in 1 im Querschnitt.
Beschreibung einer Ausführungsform der Erfindung
In 1 ist schematisch ein Verdichter 1 für eine Klimaanlage für ein Kraftfahrzeug dargestellt. Auf der Antriebswelle des Verdichters 1 ist eine Riemenscheibe 2 für den Antrieb des Verdichters 1 angeordnet. In 1 ist auch der Fahrzeugmotor 3 schematisch dargestellt, der auf der Kurbelwelle eine Riemenscheibe 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 Antriebsriemen 5 kann von beliebigem Typ sein und ist im angeführten 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 wiederum ist, wie mit Bezugsziffer 9 angedeutet, mit der Rahmenkonstruktion des Fahrzeugs verbunden. Das elastische Drehelement 8, siehe 2, umfasst ein rohrförmiges elastisches und vorzugsweise aus gummiähnlichem Ma terial 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 1 ist der Verdichter 1 in einer aufrecht stehenden, im wesentlichen senkrechten Stellung dargestellt. Wenn sich das elastische Drehelement 8 in Ruhestellung befindet, d. h. keine Kraft auf das Stützorgan 6 ausübt, befindet sich der Verdichter 1 in 1 in einer um ca. 10° nach rechts geneigten Stellung. In der gezeigten Stellung versucht somit das elastische 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 Stützplatte 13 und dem Stützorgan 6 befindet sich ein Federungsorgan 14 in Form einer Balganordnung mit progressiver Federungskennlinie, genauer gesagt ein sogenannter pneumatischer Rollbalg. Ein solcher Rollbalg ist in 3 genauer dargestellt. Der Rollbalg umfasst eine elastische Membran 15 aus einem rohrförmigen, gummiähnlichen Werkstoff und ist angeordnet zum Abrollen auf der äußeren Mantelfläche eines Rollkörpers 16, welcher eine in der Ausdehnungsrichtung der Balganordnung zunehmende Querschnittfläche aufweist. Die Membran 15 ist am Rollkörper 16 rundum an dessen Umkreis am Ende mit dem größten Durchmesser befestigt, erstreckt sich abwärts am Rollkörper 16 entlang, ist am unteren Ende des Rollkörpers 16 nach oben gefaltet, so dass sie sich nach außen und erneut aufwärts erstreckt, und ist schließlich an einem oben auf dem Rollkörper 16 angeordneten Halter 17 befestigt. Genannter Halter 17 ist am Stützorgan 6 befestigt, der Rollkörper ist an der Stützplatte 13 befestigt. Die Membran 15 besitzt gewisse elastische Eigenschaften, die ausschlaggebend sind für den Radius R, mit dem die Membran 15 um sich selbst gefaltet werden kann. Dies bedeutet, dass in der unteren, in 3 gezeigten Stellung, wenn die Balganordnung zusammengedrückt ist, die Membran 15 ihren kleinsten Außendurchmesser hat. Wenn die Balganordnung etwas ausgezogen ist und der Radius R sich außerhalb des größten Durchmessers des Rollkörpers 16 befindet, wird der Außendurchmesser der Membran 15 seinen größten Wert annehmen. Der Halter 17 der Balganordnung, der Rollkörper 16 und die Membran 15 umschließen zusammen einen Hohlraum, der mit einer schematisch angedeuteten Druckluftquelle 18 verbunden ist. Die Druckluftquelle kann einen Teil der bordseitigen Druckluftanlage sein und den Hohlraum der Balganordnung mit einem im wesentlichen konstanten Druck beaufschlagen. Bedingt dadurch, dass die Balganordnung bei ihrer Ausdehnung einen größeren Durchmesser annimmt, wird die Kraft, mit der sich die Balganordnung in Längsrichtung ausdehnen will oder die auf das Stützorgan 6 wirkt, mit zunehmender Längsausdehnung der Balganordnung zunehmen.
Vom elastischen Drehelement 8 geht somit eine Kraft zum Vorspannen des Antriebsriemens 5 und Drehen des Verdichters 1 nach rechts gemäß 1 aus, die mit zunehmender Drehung abnimmt. Von der Balganordnung dagegen geht eine Kraft zum Spannen des Antriebsriemens 5 und Drehen des Verdichters 1 nach rechts gemäß 1 aus, die mit zunehmender Drehung zunimmt. Durch eine einwandfreie Bemessung einerseits der Federkräfte der Balganordnung bzw. des elastischen Drehelements 8 und andererseits der geometrischen Gestaltung der einzelnen Teile kann demzufolge mit der dargestellten Anordnung eine Gesamtfederkraft erhalten werden, die auf ein Spannen des Antriebsriemens 5 und Drehen des Verdichters 1 nach rechts gemäß 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 links gemäß 1 gedreht werden können, wenn gleichzeitig die Balganordnung von Druck entlastet wird.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die hier dargestellte Ausführungsform beschränkt, sondern kann im Rahmen der nachstehenden Ansprüche verändert und modifiziert werden. Zum Beispiel sei hier genannt, dass die erfindungsgemäße Anordnung auch beim Antrieb anderer Aggregate als Verdichter für Klimaanlagen zum Einsatz kommen kann. Die erfindungsgemäße Anordnung kann bei allen erdenklichen Antrieben mit Antriebsriemen Anwendung finden. Ebenso kann die in 3 dargestellte Balganordnung bei unveränderter Funktion in einer verglichen mit der Figur um 180° verdrehten Stellung montiert sein.

Claims

Anordnung zum Vorspannen eines Antriebsriemens (5), der kraftübertragend zwischen einem Antriebsmotor (3) und einem an einem Trägerorgan (7) angebrachten angetriebenen Aggregat (1) angeordnet ist, wobei das Trägerorgan (7) eine zwischen dem Trägerorgan (7) und dem angetriebenen Aggregat (1) angeordnete Federungseinrichtung (8, 14) aufweist, welche so gestaltet ist, dass von ihr eine Kraft zum Verstellen des angetriebenen Aggregats (1) relativ zu dem Trägerorgan (7) aus einer ersten Stellung des angetriebenen Aggregats (1) in eine zweite Stellung ausgeht, wodurch ein Spannen des Antriebsriemens (5) erzielt wird, wobei die Federungseinrichtung (8, 14) so ausgeführt ist, dass sie eine Kraft bereitstellt, die unabhängig von der Verstellung des angetriebenen Aggregats (1) aus der ersten Stellung in die zweite Stellung im wesentlichen konstant ist, wobei die Federungseinrichtung ein erstes Federungsorgan (8) umfasst, das wirkungsmäßig zwischen dem Trägerorgan (7) und dem angetriebenen Aggregat (1) angeordnet und so gestaltet ist, dass es eine Kraft zur genannten Verstellung erzeugt, wobei diese Kraft mit zunehmender Verstellung abnimmt, und dass die Federungseinrichtung ein zweites Federungsorgan (14) umfasst, das wirkungsmäßig zwischen dem Trägerorgan (7) und dem angetriebenen Aggregat (1) angeordnet und so gestaltet ist, dass es eine Kraft zur genannten Verstellung erzeugt, wobei diese Kraft mit zunehmender Verstellung zunimmt, wobei weiter das zweite Federungsorgan eine mit einer Druckluftquelle verbundene Balganordnung umfasst, wobei weiter das angetriebene Aggregat (1) von einem drehbar am Trägerorgan (7) gelagerten Stützorgan (6) getragen wird und wobei das Stützorgan (6) als wiegenähnliches Organ ausgebildet ist, an welchem das angetriebene Aggregat (1) montiert ist und welches um eine Schwenkachse schwenkbar am Trägerorgan (7) angeordnet ist.
Anordnung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Balganordnung einen Rollbalg umfasst, welcher einen geschlossenen Hohlraum bildet, der mit der Druckluftquelle verbunden ist.
Anordnung gemäß einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Balganordnung eine elastische Membran (15) umfasst, welche so angeordnet ist, dass sie auf der Mantelfläche eines Körpers (16) mit zunehmender Querschnittsfläche auf solche Weise abrollt, dass die Federkraft der Balganordnung mit zunehmendem Auszug der Balganordnung zunimmt.
Anordnung gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Federungsorgan ein elastisches Drehelement (8) umfasst, über welches das Stützorgan (6) drehbar mit dem Trägerorgan (7) verbunden ist.
Anordnung gemäß Anspruch 4, 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 dessen Außenfläche entsprechend mit dem Trägerorgan (7) bzw. dem Stützorgan (6) verbunden ist.
Anordnung gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das angetriebene Aggregat (1) einen Verdichter für eine Klimaanlage für Kraftfahrzeuge umfasst.