DE4306360A1

DE4306360A1 - Drive belt, for IC-engine camshaft tensioner

Info

Publication number: DE4306360A1
Application number: DE19934306360
Authority: DE
Inventors: Eduard Dipl Golovatai-Schmidt; Karl-Ludwig Dipl Ing Grell
Original assignee: INA Waelzlager Schaeffler OHG
Current assignee: INA Waelzlager Schaeffler OHG
Priority date: 1992-03-19
Filing date: 1993-03-02
Publication date: 1993-09-23

Abstract

The tensioner for a drive belt in an IC-engine, particularly for a toothed belt in the camshaft gear with a tension roller supported on a pivoting lever comprises a tension spring acting upon the pivoting lever in the direction of tension and a blocking stop opposing the motion of the pivoting lever. The stop changes its position as a function of the temperature.The blocking stop is formed as an end stop by the free end of a plate shaped stop body whose other end is held in a fixed housing. The end stop in the operating state of the engine is disposed at a distance from the adjacent support face of the pivoting lever.

Description

Die Erfindung betrifft eine Spannvorrichtung für den Treibriemen an einer Brennkraftmaschine, insbesondere für den Zahnriemen im Nocken wellentrieb, mit einer an einem Schwenkhebel gelagerten Spannrolle, einer in Spannrichtung auf den Schwenkhebel einwirkenden Spannfeder und einer der Bewegung des Schwenkhebels entgegenwirkenden Sperrein richtung, deren Sperrglied seine Stellung in Abhängigkeit von der Temperatur ändert.The invention relates to a tensioning device for the drive belt an internal combustion engine, especially for the timing belt in the cam shaft drive, with a tensioning roller mounted on a swivel lever, a tension spring acting on the swivel lever in the tensioning direction and a lock that counteracts the movement of the pivoting lever direction whose locking member changes its position depending on the Temperature changes.

Eine solche Spannvorrichtung wird üblicherweise im Leertrum des Rie mens angeordnet, wo geringere Spannkräfte auftreten, als im Zugtrum, so daß die Spannfeder auf diese geringeren Spannkräfte eingestellt ist. In Sonderfällen kann die erforderliche Riemenspannung unter schritten werden. Ein solcher Sonderfall liegt beispielsweise bei dem Motor eines Kraftfahrzeugs vor, wenn dieses in Fahrtrichtung bergauf mit eingelegtem Vorwährtsgang abgestellt wird, so daß der Motor sich infolge des Fahrzeuggewichts rückwärts drehen will. Das Zugtrum des Riemens wird dann an die Spannrolle verlagert. Dadurch werden nun von dem Riemen größere Kräfte auf die Spannrolle und den Schwenkhebel übertragen.Such a tensioning device is usually in the empty run of the belt arranged where lower tension forces occur than in the train section, so that the tension spring is adjusted to these lower tension forces is. In special cases the required belt tension can be under be paced. Such a special case lies with the Engine of a motor vehicle in front if this is uphill in the direction of travel is turned off with the forward gear engaged so that the engine turns itself off wants to turn backwards due to the vehicle weight. The train dream of the The belt is then moved to the tension pulley. As a result, greater force on the belt on the tension pulley and the swivel lever transfer.

Würde der Schwenkhebel mit der Spannrolle keinen Endanschlag haben, so würde die Rolle so weit nach außen gedrückt, daß bei einem An lassen des Motors, wenn das Leertrum plötzlich wieder an die Spann rolle des Riemens verlegt wird, an einer Riemenscheibe ein Zahnsprin ger auftreten könnte. Dann könnten bei dem als Zahnriemen ausgebilde ten Steuerriemen für den Nockenwellenantrieb einer oder mehrere Zähne an dem Antriebszahnrad überspringen. Dadurch würde eine Ventiltrieb verstellung bewirkt, die durch Aufschlagen der Ventilteller auf die Kolbenböden Motorschäden zur Folge hätte.If the swivel lever with the tension pulley had no end stop, then the role would be pushed out so far that with an on release the engine when the empty span suddenly returns to the instep roll of the belt is installed on a pulley a tooth sprint could occur. Then could be trained as a timing belt timing belt for the camshaft drive one or more teeth skip on the drive gear. This would create a valve train adjustment caused by hitting the valve plate on the Piston bottoms would result in engine damage.

Aus der DE-OS 37 41 860 ist eine Spannvorrichtung bekannt, deren Sperreinrichtung eine an einem Hebel ausgebildete Klinke aufweist, die mit einer Sperrverzahnung des Schwenkhebels zusammenwirkt. Für den Hebel ist ein besonderes Steuerelement mit einer Schubstange erforder lich. Diese Anordnung hat den Nachteil, daß sie konstruktiv sehr aufwendig ist.From DE-OS 37 41 860 a clamping device is known, the Locking device has a pawl formed on a lever, the cooperates with a locking toothing of the pivot lever. For the Lever requires a special control with a push rod Lich. This arrangement has the disadvantage that it is very constructive is complex.

Aus der EP-OS 00 38 233 ist eine Spannvorrichtung der eingangs genann ten Art bekannt, bei der das Sperrglied das freie Ende einer Schub stange ist, die in einem Gehäuse verschiebbar angeordnet ist und aus diesem herausragt. Die Schubstange wird gegenüber dem Gehäuse infolge von Wärmedehnungen axial verschoben. Auch diese Spannvorrichtung hat wegen des Wärmedehnungsgehäuses den Nachteil eines gewissen konstruk tiven Aufwandes.From EP-OS 00 38 233 is a clamping device of the beginning ten known in which the locking member the free end of a thrust is rod, which is arranged in a housing and from this stands out. The push rod is due to the housing as a result axially displaced by thermal expansion. This jig also has because of the thermal expansion housing the disadvantage of a certain construct tive effort.

Die DE-OS 36 37 212 zeigt eine Spannvorrichtung, bei der die Riemen spannkraft von einem temperaturabhängig arbeitenden Krafterzeuger aufgebracht wird. Eine Sperrvorrichtung für den Schwenkhebel ist dieser Vorveröffentlichungen nicht entnehmbar.DE-OS 36 37 212 shows a tensioning device in which the straps clamping force from a temperature-dependent force generator is applied. A locking device for the pivot lever is these previous publications cannot be removed.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Spannvorrichtung zu schaffen, die eine sicher wirkende und möglichst einfach aufgebaute Sperrvorrichtung für den Schwenkhebel aufweist.The invention has for its object to a clamping device create a safe-looking and as simple as possible Has locking device for the pivot lever.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Sperrglied als Endanschlag von dem freien Ende eines vorzugsweise plattenförmig ausgestalteten Anschlagkörpers gebildet ist, dessen anderes Ende in einem festen Gehäuse gehalten ist, und daß sich der Endanschlag im Betriebszustand der Brennkraftmaschine in einem Abstand von der be nachbarten Stützfläche des Schwenkhebels befindet. Infolge dieses thermisch nachstellbaren Endanschlages wird insbesondere bei langen Riemen ein Zahnsprung vermieden. Bei kurzen Zahnriemen mit einer Länge bis zu etwa 1.200 mm reicht ein ortsfester Endanschlag, der Betriebs schwingungen der Bandspannrolle und thermische Ausdehnungen des Motor blocks zuläßt, jedoch einen Zahnsprung beim Abstellen des Motors verhindert. Bei sehr langen Riemen dagegen müßte der ortsfeste An schlag, bedingt durch die thermische Ausdehnung des Motors, so weit entfernt von der Betriebsposition der Bandspannrolle angeordnet wer den, daß beim Abkühlen des Motors ein Zahnsprung des Riemens möglich wäre. Infolge der erfindungsgemäßen Ausbildung mit dem thermisch nachstellbaren Endanschlag läßt sich jedoch auch bei langen Riemen der Zahnsprung vermeiden.This object is achieved in that the locking member as an end stop from the free end of a preferably plate-shaped configured stop body is formed, the other end in is held in a fixed housing, and that the end stop in Operating state of the internal combustion engine at a distance from the be neighboring support surface of the pivot lever is located. As a result of this thermally adjustable end stop is particularly useful for long Belt avoided a tooth crack. For short timing belts with a length A stationary end stop, the operating, reaches up to approximately 1,200 mm Vibrations of the belt tensioner and thermal expansion of the motor blocks allows, but a tooth jump when switching off the engine prevented. In the case of very long belts, on the other hand, the stationary type would have to be impact due to the thermal expansion of the motor, so far away from the operating position of the belt tensioner who arranged that that when the engine cools, a tooth jump of the belt is possible would. As a result of the inventive design with the thermal adjustable end stop can also be used with long straps Avoid tooth crack.

Mit dem erfindungsgemäßen Anschlagkörper ergibt sich eine äußerst einfache Konstruktion der Spannvorrichtung. Der Anschlagkörper kann beispielsweise als hufeisenförmige Platte ausgebildet sein, wobei es möglich ist, die Platte als Bimetallplatte oder als Platte aus einer Memory-Legierung auszuführen.With the stop body according to the invention there is an extreme simple construction of the clamping device. The stop body can for example, be designed as a horseshoe-shaped plate, wherein it is possible, the plate as a bimetallic plate or as a plate from one Execute memory alloy.

Für eine einfache, aber sicher wirkende Ausbildung der Spannvorrich tung kann die Stützfläche des Schwenkhebels für das freie Ende des Anschlagkörpers an einem Vorsprung einer mit dem Schwenkhebel fest verbundenen Scheibe ausgebildet sein. Der Schwenkhebel kann ein Exzen terhebel sein, der an einem Ende einer in dem Gehäuse drehbar gelager ten Welle befestigt ist. Auf diese Weise ergibt sich eine raumsparende Ausbildung der Spannvorrichtung, weil der Exzenterhebel sich innerhalb der Spannrolle, die an ihm drehbar gelagert ist, anordnen läßt.For a simple but safe-looking training of the tensioning device tion, the support surface of the pivot lever for the free end of the Stop body fixed to a projection with the pivot lever connected disc be formed. The swivel lever can be an eccentric be terhebel, which is rotatably supported at one end in the housing ten shaft is attached. This results in a space-saving Formation of the clamping device because the eccentric lever is inside the tension pulley, which is rotatably mounted on it, can be arranged.

Eine gute Raumausnutzung ergibt sich, wenn die den Vorsprung aufwei sende Scheibe eine Druckscheibe einer Dämpfungseinrichtung für die Hebelbewegungen ist. Die Druckscheibe kann an dem Ende der Welle befestigt sein, welches von dem Exzenterhebel abgewandt ist. Diese Druckscheibe läßt sich gemeinsam mit dem Anschlagkörper innerhalb des festen Gehäuses der Spannvorrichtung anordnen und ist durch dieses gleichzeitig von der Umgebung geschützt untergebracht. Die Spannfeder kann als die Welle umgebende Schraubenfeder ausgebildet sein, welche die Druckscheibe in axialer Richtung der Welle an eine an dem Gehäuse anliegende Reibscheibe der Dämpfungseinrichtung andrückt. Die Schrau benfeder übernimmt bei diese Anordnung sowohl die Funktion des Dämp fungskrafterzeugers, wobei sie in axialer Richtung wirkt, als auch des Spannkrafterzeugers, wobei sie in Umfangsrichtung wirkt.A good use of space is obtained if it has the advantage send disc a pressure disc of a damping device for the Is leverage. The thrust washer can be on the end of the shaft be attached, which faces away from the eccentric lever. These Thrust washer can be together with the stopper body within the Arrange fixed housing of the clamping device and is through this sheltered from the environment at the same time. The tension spring can be designed as a helical spring surrounding the shaft, which the thrust washer in the axial direction of the shaft to one on the housing presses the adjacent friction disc of the damping device. The screw With this arrangement, benfeder takes on both the function of the damper mung force generator, wherein it acts in the axial direction, as well as the Clamping force generator, whereby it acts in the circumferential direction.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:An embodiment of the invention is shown in the drawing and is described in more detail below. Show it:

Fig. 1 eine Ansicht einer Spannvorrichtung und Fig. 1 is a view of a clamping device and

Fig. 2 einen Axialschnitt durch die Spannvorrichtung gemäß Linie II-II der Fig. 1. Fig. 2 is an axial section through the clamping device along line II-II in FIG. 1.

Die Riemenspannvorrichtung besteht aus einem Gehäuse 1 mit zwei von einander entfernten Montagelöchern 2 zur Befestigung des Gehäuses an einem Motorblock. Einstückig mit dem Gehäuse 1 ist eine abstehende Lagerhülse 3 ausgeführt, die an ihrer Außenseite achsparallele Ver steifungsrippen 4 aufweist. Die Lagerhülse 3 dient zur schwenkbaren Lagerung einer Welle 5 mit nicht genauer dargestellten Schwenklagern 6.The belt tensioning device consists of a housing 1 with two mounting holes 2 spaced apart from one another for fastening the housing to an engine block. In one piece with the housing 1 is a protruding bearing sleeve 3 which has stiffening ribs 4 which are axially parallel on the outside. The bearing sleeve 3 is used for the pivotable mounting of a shaft 5 with pivot bearings 6, not shown in detail.

An einem Ende der Welle 5 ist ein Schwenkhebel 7 angeschweißt. Dieser trägt an seinem freien Ende ein Lager 8 für eine Spannrolle 9, die achsparallel zu der Welle 5 angeordnet ist. Die Welle 5 und der Schwenkhebel 7 bilden somit einen Spannrollenträger, der sich um seine Schwenkachse 10, das ist die Drehachse der Welle 5, in der Lagerhülse 3 verschwenken kann, wobei die Spannrolle 9, die um ihre zu der Schwenkachse 10 parallele und in einem Abstand verlaufende Drehachse 11 drehbar ist, eine veränderliche Spannkraft auf einen Antriebsriemen ausübt.A pivot lever 7 is welded to one end of the shaft 5 . This carries at its free end a bearing 8 for a tension roller 9 , which is arranged axially parallel to the shaft 5 . The shaft 5 and the pivot lever 7 thus form a tensioning roller carrier, which can pivot about its pivot axis 10 , that is the axis of rotation of the shaft 5 , in the bearing sleeve 3 , the tensioning roller 9 , which is parallel to the pivot axis 10 and in one Distance running axis of rotation 11 is rotatable, exerts a variable tension force on a drive belt.

Zur Erzeugung der Spannkraft weist die Vorrichtung eine Spannfeder 12 auf, die als zylindrische Schraubendrehfeder die Lagerhülse 3 konzen trisch umgibt. Axial stützt sich die Spannfeder 12 mit einem Ende an dem Schwenkhebel 7 und mit dem anderen Ende an dem Gehäuse 1 ab. Die Spannfeder 12 erzeugt in Umfangsrichtung die Spannkraft für die an dem Riemen anliegende Spannrolle 9 und in axialer Richtung eine Druck kraft, die die Welle 5 aus der Lagerhülse 3 herausdrücken möchte. An ihrem von dem Schwenkhebel 7 abgewandten Ende ist an der Welle 5 eine Druckscheibe 13 befestigt, die innerhalb einer Ausnehmung 14 des Gehäuses 1 angeordnet ist. An der von der Spannfeder 12 abgewandten Stirnseite des Gehäuses 1 befindet sich eine Reibscheibe 15, an der die Druckscheibe 13 anliegt und auf die die Druckscheibe 13 infolge der axialen Wirkung der Spannfeder 12 eine Kraft ausübt. Diese Anord nung stellt die Reibeinrichtung der Vorrichtung dar, die die Schwenk bewegungen der Welle 5 mit dem Schwenkhebel 7 und der Spannrolle 9 während des Betriebes dämpft.To generate the clamping force, the device has a tension spring 12 which surrounds the bearing sleeve 3 as a cylindrical helical torsionally concentric. Axially, the tension spring 12 is supported at one end on the pivot lever 7 and at the other end on the housing 1 . The tension spring 12 generates the tension force in the circumferential direction for the tensioning roller 9 resting on the belt and in the axial direction a pressure force which the shaft 5 would like to push out from the bearing sleeve 3 . At its end facing away from the pivot lever 7 , a thrust washer 13 is fastened to the shaft 5 and is arranged within a recess 14 of the housing 1 . Is located at the side facing away from the clamping spring 12 end of the housing 1, a friction plate 15 on which abuts the thrust washer 13 and the thrust washer 13 due to the axial action of the tension spring 12 exerts a force. This arrangement provides the friction device of the device which dampens the pivoting movements of the shaft 5 with the pivoting lever 7 and the tensioning roller 9 during operation.

Erfindungsgemäß ist an der Druckscheibe 13 an einer Umfangsstelle ein radialer Vorsprung 16 ausgebildet, der sich im normalen Betrieb in einem geringen Abstand von dem freien Ende 17 eines Anschlagkörpers 18 befindet. Mit seinem anderen, festen Ende 19 ist der Anschlagkörper 18 an dem Gehäuse 1 befestigt, in dessen Ausnehmung 14 er angeordnet ist. Der Anschlagkörper 18 ist eine gebogene Platte und hat die Form eines Hufeisens. Er kann beispielsweise eine Bimetallplatte oder eine Platte aus einer Memory-Legierung sein, so daß sich die Lage seines freien Endes 17 mit der Temperatur ändert. Das freie Ende 17 bildet einen Anschlag für den Vorsprung 16 der Druckscheibe 13.According to the invention, a radial projection 16 is formed on the thrust washer 13 at a circumferential point and is located at a short distance from the free end 17 of a stop body 18 during normal operation. With its other, fixed end 19 , the stop body 18 is fastened to the housing 1 , in the recess 14 of which it is arranged. The stop body 18 is a curved plate and has the shape of a horseshoe. It can be, for example, a bimetallic plate or a plate made of a memory alloy, so that the position of its free end 17 changes with temperature. The free end 17 forms a stop for the projection 16 of the thrust washer 13 .

Die Drehbewegung der Welle 5 und der Druckscheibe 13 und damit die Schwenkbewegung des Schwenkhebels 7, an dem die Spannrolle 9 gelagert ist, wird behindert, wenn der Vorsprung 16 der Druckscheibe 13 an dem freien Ende 17 des Anschlagkörpers 18 anliegt. Der Anschlagkörper 18 ist in seinem wärmeabhängigen Verhalten so ausgelegt, daß beim Ab kühlen des Motorblockes sein freies Ende 17 sich dem Vorsprung 16 der Druckscheibe 13 nähert und ggf. die Druckscheibe 13 in Riemenspann richtung verdreht. Diese Bewegung entspricht in ihrer Größe in etwa der notwendigen Drehbewegung der Spannrolle 9 beim Abkühlen des Mo tors, um einen Zahnspringer zu verhindern. Das bedeutet, daß bei laufendem Motor der relative Abstand zwischen dem freien Ende 17 des Anschlagkörpers 18 und dem Vorsprung 16 der Druckscheibe 13 in etwa konstant bleibt und somit unabhängig von der thermischen Ausdehnung des Motorblocks ist. Dieser Abstand ist so groß, daß die Spannrolle 9 bei allen Betriebsbedingungen des laufenden Motors frei schwingen kann. Er ist jedoch klein genug, um einen Zahnsprung bei abgestelltem Motor zu verhindern. Der Anschlagkörper 18 ist so dimensioniert, daß er die resultierende Kraft, die bei Gegenverspannung des Nockentriebes auf die Bandspannrolle einwirkt, abfangen kann.The rotational movement of the shaft 5 and the thrust washer 13 and thus the pivoting movement of the pivot lever 7 , on which the tensioning roller 9 is mounted, is hindered when the projection 16 of the thrust washer 13 bears against the free end 17 of the stop body 18 . The stop body 18 is designed in its heat-dependent behavior so that when cooling the engine block from its free end 17 approaches the projection 16 of the thrust washer 13 and possibly the thrust washer 13 rotated in the belt tensioning direction. This movement corresponds approximately in size to the necessary rotational movement of the tensioning roller 9 when the motor is cooled to prevent a tooth spring. This means that the relative distance between the free end 17 of the stop body 18 and the projection 16 of the thrust washer 13 remains approximately constant when the engine is running and is therefore independent of the thermal expansion of the engine block. This distance is so large that the tension roller 9 can swing freely in all operating conditions of the running engine. However, it is small enough to prevent tooth jump when the engine is switched off. The stop body 18 is dimensioned so that it can intercept the resulting force which acts on the belt tensioning roller when the cam drive is braced.

BezugszahlenlisteList of reference numbers

1 Gehäuse
2 Montageloch
3 Lagerhülse
4 Versteifungsrippe
5 Welle
6 Schwenklager
7 Schwenkhebel
8 Lager
9 Spannrolle
10 Schwenkachse
11 Drehachse
12 Spannfeder
13 Druckscheibe
14 Ausnehmung
15 Reibscheibe
16 Vorsprung
17 freies Ende
18 Anschlagkörper
19 festes Ende 1 housing
2 mounting holes
3 bearing sleeve
4 stiffening rib
5 wave
6 swivel bearings
7 swivel levers
8 bearings
9 tension pulley
10 swivel axis
11 axis of rotation
12 tension spring
13 thrust washer
14 recess
15 friction disc
16 head start
17 free end
18 stop body
19 fixed end

Claims

1.Tensioning device for the drive belt on an internal combustion engine, in particular for the toothed belt in the camshaft drive, with a tensioning roller mounted on a pivoting lever, a tensioning spring acting in the tensioning direction on the pivoting lever and a locking device which counteracts the movement of the pivoting lever, the locking member of which changes its position depending on the Temperature changes, characterized in that the locking member is formed as an end stop by the free end ( 17 ) of a preferably plate-shaped stop body ( 18 ), the other end ( 19 ) of which is held in a fixed housing ( 1 ), and in that the stop is in the operating state of the internal combustion engine at a distance from the adjacent support surface of the pivot lever ( 7 ).

2. Clamping device according to claim 1, characterized in that the stop body ( 18 ) is designed as a horseshoe-shaped plate.

3. Clamping device according to claim 1, characterized in that the stop body ( 18 ) is a bimetallic plate.

4. Clamping device according to claim 1, characterized in that the stop body ( 18 ) is a plate made of a memory alloy.

5. Clamping device according to claim 1, characterized in that the supporting surface of the pivot lever ( 7 ) for the free end ( 17 ) of the stop body ( 18 ) is formed on a projection ( 16 ) of a disc connected to the pivot lever ( 7 ).

6. Clamping device according to one of the preceding claims, characterized in that the pivot lever ( 7 ) is an eccentric lever which is fastened at one end of a shaft ( 5 ) rotatably mounted in the housing ( 1 ).

7. Clamping device according to one of the preceding claims, characterized in that the projection ( 16 ) having the disc is the thrust washer ( 13 ) of a damping device for the lever movements.

8. Clamping device according to claim 7, characterized in that the thrust washer ( 13 ) is attached to the end of the shaft ( 5 ) facing away from the eccentric lever.

9. Clamping device according to one of the preceding claims, characterized in that the tension spring ( 12 ) is designed as a helical spring surrounding the shaft ( 5 ), which the thrust washer ( 13 ) in the axial direction of the shaft ( 5 ) to one on the housing ( 1 ) presses the abutting friction disc ( 15 ) of the damping device.