DE202008002279U1

DE202008002279U1 - Pendelspanner mit Hydraulikelement

Info

Publication number: DE202008002279U1
Application number: DE200820002279
Authority: DE
Original assignee: Schaeffler KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2008-02-19
Filing date: 2008-02-19
Publication date: 2008-04-30
Anticipated expiration: 2018-02-20

Abstract

Spannsystem eines Zugmitteltriebs (1) einer Brennkraftmaschine, der insbesondere als ein Riementrieb für Nebenaggregate ausgelegt ist, bei dem ein Zugmittel (4) eine Riemenscheibe (2) einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine und zumindest eine Riemenscheibe (3) eines Startergenerators bereichsweise umschließt und ein Spannsystem (10) zur Erzielung einer ausreichenden Vorspannung des Zugmittels (4) zwei angefederte Spannrollen (7, 8) einschließt, von denen unabhängig vom Betriebszustand des Startergenerators jeweils eine Spannrolle (7, 8) zur Anlage an einem Lasttrum (5) und die weitere Spannrolle (7, 8) zur Anlage an einem Leertrum des Zugmitteltriebs (1) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannhebel (11, 12) des einen Pendelspanner bildenden Spannsystems (10) über getrennte, annähernd mittig positionierte Drehlager (13, 14) schwenkbar sind, denen jeweils an einem ersten Ende eine Spannrolle (7, 8) zugeordnet ist und die Spannhebel (11, 12) zumindest an dem der Spannrolle (7, 8) abgewandten Ende über ein Federmittel (9) und/oder Dämpfungsmittel elastisch verbunden sind.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung richtet sich auf ein Spannsystem, insbesondere ausgebildet als ein Pendelspanner eines Zugmitteltriebs, der in einer Brennkraftmaschine bevorzugt als ein Riementrieb für Nebenaggregate eingesetzt ist. Dabei umschließt zumindest bereichsweise ein Zugmittel die Riemenscheibe der Kurbelwelle und zumindest eine Riemenscheibe eines Startergenerators. Zur Erzielung einer ausreichenden Vorspannung des Zugmittels ist ein zwei Spannrollen umfassendes Spannsystem vorgesehen. Unabhängig von dem Betriebszustand des Startergenerators ist eine Spannrolle zur Anlage an einem Lasttrum und die weitere Spannrolle zur Anlage an einem Leertrum des Zugmittels vorgesehen ist.
Hintergrund der Erfindung
Die DE 42 43 451 A1 zeigt ein Spannsystem für Zugmittel wie Riemen oder Ketten, das zwei um eine gemeinsame Drehachse schwenkbare Spannarme einschließt, wobei jeder der beiden Spannarme ein Trum des Riemens belastet. Diese Spannarme können ohne Relativbewegung zueinander gemeinsam oder relativ zueinander verschwenken. Die endseitig der beiden Spannarme angeordneten Spannrollen sind außen an dem Zugmittel geführt und mittels einer zwischen den Spannarmen angeordneten Feder kraftschlüssig abgestützt.
Aus der US 40 69 719 A ist ein Spannsystem für Zugmitteltriebe bekannt mit zwei in ihren Spannrichtungen beweglich zueinander geführten Spannarmen, die über endseitig positionierte Spannrollen an dem Zugmittel abgestützt sind. Ein erster Spannarm ist dabei dem Leertrum und ein zweiter Spannarm dem Lasttrum des Zugmittels zugeordnet, wobei die Spannarme jeweils angefedert abgestützt sind.
Aufgabe der Erfindung
Der Erfindung liegt die Problemstellung zugrunde, ein Spannsystem für einen Zugmitteltrieb hoher Lastübertragung auszulegen, mit dem eine ausreichend hohe Vorspannung des Zugmittels in Verbindung mit einer erforderlichen Dämpfung des Systems gewährleistet ist.
Erfindungsgemäße Lösung
Die vorgenannte Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein als Pendelspanner gestaltetes Spannsystem gelöst, bei dem die Spannhebel über getrennte, annähernd mittig positionierte Drehlager schwenkbar sind. Beiden Spannhebeln ist jeweils an einem ersten Ende eine Spannrolle zugeordnet. An dem von der Spannrolle abgewandten Ende sind die Spannhebel über ein Federmittel und/oder Dämpfungsmittel elastisch verbunden. Dieser Aufbau des erfindungsgemäßen Spannsystems ermöglicht eine hohe Lastübertragung, insbesondere für einen Riementrieb, der damit bevorzugt für einen Startergenerator-Betrieb einsetzbar ist. Durch die Verwendung von zwei getrennten, Hebelarme bildenden Spannhebeln in Verbindung mit dem Federmittel, das gleichzeitig eine Dämpfung von Stellbewegungen bewirkt, kann in allen Betriebszuständen ein optima ler Betrieb des Startergenerators realisiert werden. Die erfindungsgemäße Auslegung des Spannsystems verbessert weiterhin die Start-Stopp-Fähigkeit der Brennkraftmaschine. In der Startphase ist das Zugmittel durch das Spannsystem stark vorgespannt, wodurch sich ein nahezu schlupffreier Antrieb einstellt, der die Startzeit der Brennkraftmaschine über den Startergenerator verkürzt. Ein Wechsel zwischen der Startphase und dem generatorischen Betrieb des Startergenerators bewirkt gleichzeitig ein Wechsel von Leertrum und Lasttrum der beiden Trums des Startergenerators. Im Startbetrieb wird einerseits die dem Lasttrum zugeordnete Spannrolle aus dem Trum herausgedrückt, wobei andererseits die Spannrolle des Leertrums durch das Feder- und/oder Dämpfungsmittel bedingt Systemtoleranzen des Zugmittels bzw. des Zugmitteltriebs ausgleicht. Außerdem ermöglicht das erfindungsgemäße Spannsystem eine vorteilhaft gerichtete Dämpfung des Zugmitteltriebs.
Durch die Erfindung stellt sich vorteilhaft eine den Aufwand und damit die Kosten reduzierende Montage ein. Die Anordnung des Federmittel und/oder Dämpfungsmittel an den von den Spannrollen abgewandten Enden beider Spannhebel sowie eine die Riemenscheibe umschließende Einbaulage der Spannhebel vereinfacht die Montage des Zugmittels. Gegenüber bekannten Spannsystemen, bei denen jedem Spannhebel getrennte Federmittel und/oder Dämpfungsmittel zugeordnet wurden, bewirkt die Erfindung ein Kostenvorteil und einen vorteilhaft geringeren Bauteileumfang.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche 2–8.
Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass ein Hydraulikelement als Federmittel und/oder Dämpfungsmittel für das erfindungsgemäße Spannsystem vorgesehen ist. Alternativ zu einem Hydraulikelement schließt die Erfindung ein Federelement, insbesondere eine Druckfeder ein, die eine Spreizwirkung zwischen den Spannhebeln auslöst, zur Erzielung einer ausreichenden Abstützkraft der Spannrollen über die Spannhebel an den jeweiligen Riementrums. Die Auslegung des Hydraulikelements oder des Federelementes für das erfindungsgemäße Spannsystem kann vorteilhaft den jeweiligen Anforderungen des Zugmitteltriebs angepasst werden, um in allen Betriebszuständen, insbesondere für einen Start-Stopp-Betrieb eine hohe Lastübertragung bzw. ein hohes Drehmoment weitestgehend schlupffrei zu übertragen.
Gemäß der Erfindung kann das Spannsystem weiterhin zweit getrennte Federmittel und/oder Dämpfungsmittel einschließen, die beidseitig des Drehlagers die Spannhebel verbinden. Durch ein zusätzliches Federmittel und/oder Dämpfungsmittels welches bevorzugt eine Zugkraft ausübt, und im Bereich der Spannrollen den Spannhebeln des Spannsystems zugeordnet ist, kann vorteilhaft eine weiter gesteigerte Spannkraft des Spannsystems realisiert werden.
In Ausgestaltung der Erfindung ist außerdem vorgesehen, dass zumindest ein Spannhebel im Bereich des Drehlagers eine Dämpfungseinrichtung einschließt, diese zusätzliche bzw. wahlweise Systemdämpfung im Drehpunkt bietet die Möglichkeit eine wie die Funktion des Spannsystems bzw. des Zugmitteltriebs vorteilhafte gerichtete Dämpfung zu ermöglichen. Bevorzugt weist das Drehlager eine Dämpfungseinrichtung auf, welche dem Spannhebel zugeordnet ist, der im generatorischen Betrieb des Startergenerators am Leertrum des Zugmittels abgestützt ist. Zur Generierung einer Reibkraft in der Dämpfungseinrichtung des Drehlagers ist bevorzugt eine Reibscheibe vorgesehen. Dazu eignet sich eine drehfixierte, axial verschiebbare und federkraftbeaufschlagte Reibscheibe, die kraftschlüssig und/oder formschlüssig an einer Reibfläche des schwenkbaren Spannhebels abgestützt ist.
Das erfindungsgemäße Spannsystem kann weiterhin ein die Spannhebel oder das Feder- und/oder Dämpfungsmittel fixierendes Sicherungselement einschließen. Dazu eignet sich beispielsweise ein das Feder- und/oder Dämpfungsmittel blockierendes als Haltebügel ausgeführtes Sicherungselement. Dadurch kann die Montage bzw. die Demontage des Spannsystems und/oder des Zugmittels vereinfacht werden, da die Spannhebel über das Sicherungselement in eine Position gebracht werden, die das Auflegen bzw. das Entfernen des Zugmittels vereinfachen.
Kurze Zusammenfassung der Zeichnungen
Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen. Es zeigen:
1 ein beispielhaftes Trieblayout in Verbindung mit einem erfindungsgemäßen Spannsystems;
2 ein erfindungsgemäßes Spannsystem in einer Einzelteilzeichnung;
3 in einer vergrößerten Darstellung ein Drehlager des Spannhebels mit integrierter Dämpfungseinrichtung.
Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
Die 1 zeigt einen Zugmitteltrieb 1, der eine Riemenscheibe 2 einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine umfasst sowie eine zweite, mit einem in 1 nicht weiter dargestellten Startergenerator in Verbindung stehende Riemenscheibe 3. Die Riemenscheiben 2, 3 sind über einen insbesondere als Riemen ausgebildeten Zugmittel 4 verbunden. In einem Startbetrieb erfolgt der Antrieb des Zugmitteltriebs 1 über den Startergenerator. Nach erfolgtem Start der Brennkraftmaschine geht der Startergenerator über in einen generatorischen Betrieb, wobei der Antrieb des Zugmitteltriebs 1 über die mit der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine in Verbindung stehende Riemenscheibe 2 erfolgt. Zwischen diesen beiden Betriebszuständen stellt sich ein Drehmomentwechsel bzw. Zugkraftwechsel zwischen den einzelnen Trums des Zugmittels 4 ein. Unabhängig von dem Betriebszustand kommt es nicht zu einer Änderung der Drehrichtung des Zugmitteltriebs 1, der gemäß dem Ausführungsbeispiel nach 1 im Uhrzeigersinn umläuft.
Die 1 verdeutlicht den Start-Betrieb, bei dem der Antrieb von der Riemenscheibe 3 erfolgt. Durch die Drehrichtung bedingt stellt sich in dem oberen Zugmittelstrang ein Lasttrum 5 und in der unteren Zugmittelverbindung zwischen den Riemenscheiben 2 und 3 das Leertrum 6 ein. Die Drehmomentübertragung von der Riemenscheibe 3 auf die Riemenscheibe 2 über das Lasttrum 5 bewirkt eine Straffung des Zugmittels 4 in diesem Bereich, erkennbar durch eine Lage einer federbelasteten Spannrolle 7, die nur eine unwesentliche Umlenkung des Lasttrums 5 bewirkt. Abweichend dazu wird zur Erzielung einer ausreichenden Vorspannung des Zugmittels 4 in allen Bereichen des Zugmitteltriebs 1 das Zugmittel 4 in dem Leertrum 6 über die weitere federbelastete Spannrolle 8 deutlich stärker umgelenkt. Die Spannrollen 7, 8 sind Bestandteil eines Spannsystems 10, das weiterhin ein Federmittel 9 bzw. Feder- und/oder Dämpfungsmittel umfasst, welches endseitig zwei separate, jeweils über getrennte Drehlager 13, 14 schwenkbare Spannhebel 11, 12 einschließt. Über das eine Spreizkraft ausübende Federmittel 9 sind die an dem freien Ende der Spannhebel 11, 12 positionierten Spannrollen 7, 8 kraftschlüssig außenseitig an dem Zugmittel 4 abgestützt. Nach erfolgtem Start der Brennkraftmaschine, bei dem der Start-Betrieb in einen generatorischen Betrieb des Startergenerators übergeht und der Antrieb des Zugmitteltriebs 1 von der mit der Kurbelwelle verbundenen Riemenscheibe 2 erfolgt, tritt eine Umkehrung zwischen dem Lasttrum und dem Leertrum ein, bei Beibehaltung der Drehrichtung des Zugmitteltriebs 1.
2 zeigt in einer vergrößerten Darstellung alle Bauteile des als Pendelspanner aufgebauten Spannsystems 10. Als Federmittel 9 ist ein Hydraulikelement vorgesehen, das eine Spreizkraft auf die im Betriebszustand des Zugmitteltriebs 1 zueinander entgegengesetzt schwenkbaren Spannhebel 11, 12 ausübt, zwecks Erzielung einer kraftbeaufschlagten Anlage der Spannrollen 7, 8 an dem Zugmittel 4, gemäß 1. Der Aufbau des als Hydraulikelement gestalteten Federmittels 9 umfasst gleichzeitig ein Dämpfungsmittel, mit dem Stellbewegungen der Spannhebel 11, 12 unabhängig vom Betriebszustand, d.h. dem Start-Betrieb bzw. dem generatorischen Betrieb wirksam dämpft werden. Gleichzeitig unterdrückt das Dämpfungsmittel unkontrollierte Stellbewegungen der Spannhebel 11, 12. Ein unmittelbar dem Federmittel 9 zugeordnetes Sicherungselement 15 hat die Aufgabe, das Federmittel 9 in einer definierten, insbesondere vorgespannten Position zu fixieren. Das Sicherungsmittel vereinfacht sowohl die Montage des Spannsystems 10 als auch des Federmittels 9.
Die 3 zeigt den Spannhebel 11 als Einzelteil in einer Schnittdarstellung und verdeutlicht dabei insbesondere den Aufbau einer Dämpfungseinrichtung 16 im Bereich des Drehlagers 13. Das Drehlager 13 wird gebildet durch einen im Betriebszustand ortsfest angeordneten Lagerbolzen 17, auf dem eine Nabe 18 des Spannhebels 11 über eine Gleitlagerbuchse 19 drehbar angeordnet ist. Eine zentrale Längsbohrung 21 des Lagerbolzens 17 dient zur Aufnahme einer in 3 nicht abgebildeten Verschraubung, über die der Spannhebel 11 im Betriebszustand an der Brennkraftmaschine befestigt ist, wobei der Lagerbolzen 17 dabei großflächig über eine Grundplatte 20 abgestützt ist. An dem von der Grundplatte 20 abgewandten freien Ende ist an dem Lagerbolzen 17 eine Anlaufscheibe 22 mittels eines axialen Mitnehmers 27 lagefixiert. In einem axialen Bauraum zwischen einer Reibfläche 26 des Spannhebels 11 und der Anlaufscheibe 22 ist eine Reibscheibe 23 eingesetzt, die über einen Ansatz 24 drehstarr mit der Anlaufscheibe 22 verbunden ist. Zur Erzielung einer axialen Abstützkraft des Spannhebels 11 an der Reibscheibe 23 dient eine Druckfeder 25, die sich mit einem ersten Federende an der Grundplatte und mit dem zweiten Federende unmittelbar an dem Spannhebel 11 abstützt. Durch die von der Druckfeder 25 ausgelöste Axialkraft ist der Spannhebel 11 kraftschlüssig an der Reibscheibe 23 abgestützt, wodurch Stellbewegungen des Spannhebels 11 wirksam gedämpft werden.

1: Zugmitteltrieb
2: Riemenscheibe
3: Riemenscheibe
4: Zugmittel
5: Lasttrum
6: Leertrum
7: Spannrolle
8: Spannrolle
9: Federmittel
10: Spannsystem
11: Spannhebel
12: Spannhebel
13: Drehlager
14: Drehlager
15: Sicherungselement
16: Dämpfungseinrichtung
17: Lagerbolzen
18: Nabe
19: Gleitlagerbuchse
20: Grundplatte
21: Längsbohrung
22: Anlaufscheibe
23: Reibscheibe
24: Ansatz
25: Druckfeder
26: Reibfläche
27: Mitnehmers

Claims

Spannsystem eines Zugmitteltriebs (1) einer Brennkraftmaschine, der insbesondere als ein Riementrieb für Nebenaggregate ausgelegt ist, bei dem ein Zugmittel (4) eine Riemenscheibe (2) einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine und zumindest eine Riemenscheibe (3) eines Startergenerators bereichsweise umschließt und ein Spannsystem (10) zur Erzielung einer ausreichenden Vorspannung des Zugmittels (4) zwei angefederte Spannrollen (7, 8) einschließt, von denen unabhängig vom Betriebszustand des Startergenerators jeweils eine Spannrolle (7, 8) zur Anlage an einem Lasttrum (5) und die weitere Spannrolle (7, 8) zur Anlage an einem Leertrum des Zugmitteltriebs (1) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannhebel (11, 12) des einen Pendelspanner bildenden Spannsystems (10) über getrennte, annähernd mittig positionierte Drehlager (13, 14) schwenkbar sind, denen jeweils an einem ersten Ende eine Spannrolle (7, 8) zugeordnet ist und die Spannhebel (11, 12) zumindest an dem der Spannrolle (7, 8) abgewandten Ende über ein Federmittel (9) und/oder Dämpfungsmittel elastisch verbunden sind.
Spannsystem eines Zugmitteltriebs nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Federmittel (9) und/oder Dämpfungsmittel ein Hydraulikelement vorgesehen ist.
Spannsystem eines Zugmitteltriebs nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Federelement als Federmittel (9) und/oder Dämpfungsmittel eingesetzt ist.
Spannsystem eines Zugmitteltriebs nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwei getrennte Federmittel und/oder Dämpfungsmittel die Spannhebel (11, 12) verbinden.
Spannsystem eines Zugmitteltriebs nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass beidseitig des Drehlagers (13, 14) den Spannhebeln (11, 12) jeweils ein Federmittel (9) und/oder Dämpfungsmittel zugeordnet ist.
Spannsystem eines Zugmitteltriebs nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Spannhebel (11, 12) im Bereich des Drehlagers (13, 14) eine Dämpfungseinrichtung (16) einschließt.
Spannsystem eines Zugmitteltriebs nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zur Generierung einer Reibkraft die Dämpfungseinrichtung (16) eine drehfixierte, axial verschiebbare und federkraftbeaufschlagte Reibscheibe (23) einschließt, die kraft- und/oder formschlüssig an einer Reibfläche (26) des Spannhebels (11) abgestützt ist.
Spannsystem eines Zugmitteltriebs nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mit zumindest einem Sicherungselement (15) das Federmittel (9) und/oder das Dämpfungsmittel in einem Betriebszustand des Zugmittelstriebs (1) fixiert werden kann.