DE602004009095T2

DE602004009095T2 - Zweiarmige spannvorrichtung für den antriebsriemen eines kraftfahrzeugs

Info

Publication number: DE602004009095T2
Application number: DE602004009095T
Authority: DE
Inventors: Alberto Ruffini; Andrea Montani
Original assignee: Dayco Europe SRL
Current assignee: Dayco Europe SRL
Priority date: 2003-10-17
Filing date: 2004-10-15
Publication date: 2008-06-12
Anticipated expiration: 2024-10-16
Also published as: DE602004009095D1; US20080214342A1; ATE373790T1; EP1676053B1; ES2291952T3; PL1676053T3; WO2005038297A1; US8353795B2; EP1676053A1; ITTO20030819A1

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Spannvorrichtung für einen Riemenantrieb, im Speziellen für einen Verbrennungsmotor.
HINTERGRUND DER TECHNIK
Wie bekannt ist, ist der Verbrennungsmotor eines motorgetriebenen Fahrzeugs über einen Riemenantrieb mit einem oder mehreren Zusatzgeräten verbunden, wie zum Beispiel einer elektrischen Maschine und einem Kompressor einer Klimaanlage.
In der Technik sind sogenannte "Start-Stop"-Systeme des Motorgeneratortyps bekannt, bei denen die elektrische Maschine umschaltbar und in der Lage ist, sowohl als vom Verbrennungsmotor angetriebener elektrischer Generator und als den Verbrennungsmotor startenden Anlasser zu arbeiten. Während der Antrieb in Betrieb ist, wechselt das Vorzeichen des Drehmomentes, das auf den Antrieb entsprechend dieser beiden Ausführungsarten wirkt, bei einem Wechsel des Lasttrums und des Leertrums des Riemens. Bei den Antrieben des oben beschriebenen Typs ist eine zweiarmige Spannvorrichtung, die für das simultane Zusammenwirken mit zwei verschiedenen Riemenläufen des Riemens entwickelt ist, für das Spannen des Riemens zuständig.
Es sind zweiarmige Spannvorrichtungen sind bekannt, die ein Paar von im Wesentlichen geradlinigen Armen umfassen, von denen jeder ein erstes Ende hat, das schwenkbar um eine gemeinsame Achse innerhalb oder außerhalb des geschlossenen Wegs des Riemens angebracht ist, und ein zweites Ende, das eine Laufrolle trägt, die mit der rückseitigen Oberfläche des Riemens selbst zusammenwirkt. Bekannte zweiarmige Spannvorrichtungen umfassen des Weiteren eine Feder, die so arbeitet, dass sie die Arme näher zueinander bringt und eine Spannkraft auf den Riemen ausübt.
Bekannte zweiarmige Spannvorrichtungen weisen einige Nachteile auf, da die Bemessung der Feder, die Operationsbedingungen unterworfen ist, die in einem sehr großen Wertebereich variieren, kritisch ist und wegen der verhältnismäßigen Langsamkeit der Antwort auf den Übergang der Drehmomentumkehrung.
Im Speziellen sind bei den zwei beschriebenen Operationsmodi die Riemen, bedingt durch den Wechsel der Lasttrume, Schiebungen unterworfen, die hohe Werte annehmen können, besonders, wenn der Riemen seine eigene Gesamtlänge aufgrund der Lockerung, die typischerweise bei einem Riemen in der letzten Phase seiner Betriebsdauer eintritt, vergrößert hat.
Darüber hinaus hat der Übergang der Drehmomentumkehrung eine sehr kurze Dauer, und herkömmliche zweiarmige Spannvorrichtungen neigen dazu, auf den Wechsel zwischen dem Leertrum und dem Lasttrum mit einer Verzögerung zu reagieren, die ein kurzzeitiges Rutschen und folglich Schaden für den Riemen verursacht.
Weiterhin ist eine Spannvorrichtung entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1 auch aus der Ausführungsform der 4 aus DE-A-4243451 bekannt.
Solch eine Spannvorrichtung hat eine kinematisch steife Struktur, die eine hohe Spitzenbelastung im Riemen während Belastungszuständen erzeugt, bei denen Leertrum und Lasttrum des Riemenlaufs wechseln, d.h. während des Startens in Anlasser-Generatormotoren Anlassers und während eines plötzlichen Bremsens des Fahrzeugs, aufgrund der Trägheit der elektrischen Maschine.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Der Zweck der vorliegenden Erfindung ist, eine Riemenspannvorrichtung bereitzustellen, die zum Antrieb eines "Start-Stopp"-Systems geeignet ist, die frei von den oben beschriebenen Nachteilen ist.
Der Zweck der vorliegenden Erfindung wird dank einer Spannvorrichtung für einen Riemenlauf erreicht, wie in Anspruch 1 definiert.
KURZE ERLÄUTERUNG DER ZEICHNUNGEN
Für ein besseres Verständnis der vorliegenden Erfindung wird nun eine bevorzugte Ausführungsform beschrieben, rein durch ein nicht einschränkendes Beispiel und in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen, in denen:
1 eine Vorderansicht eines Riemenlaufs für einen Verbrennungsmotor darstellt, der eine zweiarmige Spannvorrichtung in zwei Einsatzpositionen entsprechend einer ersten Ausführungsform der Erfindung umfasst;
2 eine Vorderansicht der Spannvorrichtung aus 1 darstellt, wobei Teile zur besseren Verdeutlichung entfernt sind;
3 eine Schnittansicht der Spannvorrichtung aus 1 entsprechend der Linie III-III aus 2 darstellt; und
4 eine entsprechende Vorderansicht der Spannvorrichtung gemäß einer alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
5 eine nicht beanspruchte Spannvorrichtung darstellt.
BESTE AUSFÜHRUNGSFORM DER ERFINDUNG
In 1, als Ganzes durch 1 bezeichnet, befindet sich ein Riemenantrieb für den Verbrennungsmotor (nicht dargestellt) eines motorgetriebenen Fahrzeugs, der umfasst: eine zweiarmige Spannvorrichtung 2, die gelenkig an einer Außenwand 3 des Motors angeordnet ist; eine erste Rolle 5, verbunden mit einer Motorwelle 6 und angebracht an der Außenwand 3; eine zweite Rolle 7, getragen von einer Antriebswelle 8 eines Motorgenerators (nicht dargestellt) und einer dritten Rolle 9, zum Antrieb eines Apparats (auch nicht dargestellt), zum Beispiel ein Kompressor einer Klimaanlage.
Der Antrieb 1 umfasst weiterhin einen Riemen 10, zum Beispiel des Poly-V-Typs, der über die Rollen 5, 7 und 9 läuft und mit der Spannvorrichtung 2 zusammenwirkt, und der einen geschlossenen Pfad bildet, der einen ersten Riemenlauf 32 hat, eingeschlossen von der ersten Rolle 5 und der zweiten Rolle 7, einen zweiten Riemenlauf 33, eingeschlossen von der zweiten Rolle 7 und der dritten Rolle 9 und einen dritten Riemenlauf 34, eingeschlossen von der dritten Rolle 9 und der ersten Rolle 5.
Die Spannvorrichtung 2 umfasst: ein bewegliches Element 12, das zum Beispiel um eine feste Achse A einer Welle rotieren kann, die senkrecht aus der Außenwand 3 kommt; ein Paar Arme 13, 14, die gelenkig an dem beweglichen Element 12 angeordnet sind; ein Paar Laufrollen 15, 16, die von den Armen 13 bzw. 14 getragen werden; und eine Spiralfeder 17, die mit dem beweglichen Element 12 zusammenwirkt und mit einem der beiden Arme, oder ansonsten mit beiden Armen 13, 14 zur Belastung des Riemens 10 und Erzeugung der Spannkraft, die zum Betrieb des Antriebs nötig ist.
Integral umfasst das bewegliche Element 12 insbesondere (2): einen flachen, länglichen Körper 19, der ein vorstehendes Element 20 zum Beschränken der Feder 17 hat; ein erstes Endteil 21, das gelenkig um die Achse A angeordnet ist; und ein zweites Endteil 22, das dem ersten entgegengesetzt ist und eine Durchgangsbohrung 23 hat mit einer Achse C parallel zur Welle der festen Achse A.
Der Arm 13 umfasst an entgegengesetzten Enden ein Gerät 35 zur Unterstützung der Rolle 15, und einen Bolzen 37, der mit der Bohrung 23 gekoppelt ist, um eine gelenkige Sperre bereitzustellen.
Der Arm 14 umfasst an entgegengesetzten Enden ein Gerät 36 zur Unterstützung der Rolle 16 und eine zweite Durchgangsbohrung 40, die auf eine solche Weise mit dem Bolzen 37, der sich jenseits des beweglichen Elements 12 in Richtung der Achse C erstreckt, verbunden ist, dass sie frei rotieren kann.
Entsprechend der vorliegenden Struktur der Baueinheit ist das bewegliche Element 12 zwischen die Arme 13, 14 platziert, von denen sich der erste in einer inneren Position zur Wand 3 befindet, und sich der zweite in einer äußeren Position zu dem Motorraum befindet.
Zusätzlich gibt es, gewunden um ein Gewindekopfteil 47 des Bolzens 37, der sich über den Arm 14 hinaus in der Richtung der Achse C erstreckt, die spiralförmige Feder 17, die ein erstes äußeres Endteil 43, das durch das vorstehende Element 20 beschränkt ist, hat und ein zweites zentrales Endteil 44, das durch eine Nut 46 beschränkt ist, die parallel zu der Achse C der Welle läuft, die vom Kopfteil 47 getragen wird.
Das Kopfteil 47 erstreckt sich über die Feder 17 in der Richtung der Achse C hinaus und ist mit einer Schutzvorrichtung 49 zum Schutz der Feder 17 vor äußeren Stoffen verbunden. Im Speziellen umfasst die Schutzvorrichtung 49 eine Klappe oder Deckel 50, die eine Gewindebohrung 51 hat, die mit dem Kopfteil 47 verbunden ist.
Der Betrieb des Spannvorrichtung 2 wird durch das Nachfolgende beschrieben:
In Betrieb wird die Konfiguration der Spannvorrichtung 2 durch den Gleichgewichtszustand der Rotation um die Achse A der Wirkung der Feder 17 und der Resultierenden R1, R2 der Zugspannungen T1, T2, die von den Riemenläufen 32, 34 auf die Rollen 15, 16 und somit auf die entsprechenden Arme 13, 14 ausgeübt werden, bestimmt. Die Resultierenden R1, R2 sind proportional zu den entsprechenden Zugspannungen T1, T2 der Riemenläufe und mit den Windungswinkeln des Riemens 10 um die entsprechenden Rollen 15, 16 korreliert.
Unter der Bedingung, dass das übertragene Drehmoment Null ist, und im Speziellen, wenn der Motor ausgeschaltet ist, wirkt die Zugspannung des Riemens 10 gleichmäßig auf alle Riemenläufe, und die Spannvorrichtung 2 befindet sich in der Halteposition, schraffiert dargestellt in 1, wobei angenommen ist, dass die Spannung durch die Wirkung der Feder 17 bestimmt wird.
Vorausgesetzt, dass die Drehrichtung der Motorwelle 6 im Uhrzeigersinn ist, wie in 1 zu sehen, wird mit steigendem Drehmoment das vom Motor 4 auf den Motorgenerator und/oder den Apparat übertragen wird, die Spannung des Riemens 10 im Riemenlauf 34 (Lasttrum) größer als die Spannung des Riemenlaufs 32 (Leertrum). Entsprechend sind die Resultierende R1 des Riemenlaufs 32 und die Resultierende R2 des Riemenlaufs 34, die auf das bewegliche Element 12 über die entsprechenden Arme 13, 14 übertragen werden, nicht länger zueinander ausgeglichen. Im Speziellen ist die Resultante R2 des Riemenlaufs 34 größer als die Resultierende R1 des Riemenlaufs 32 und der Arm 14 tendiert dazu, sowohl das Ende des beweglichen Elements 12, das die Achse C trägt als auch den Arm 13, mit sich zum Lasttrum zu ziehen. Auf diese Weise ist die Spannwirkung auf das Leertrum, die vom Arm 13 ausgeübt wird, verbunden mit dem Wert der Zugspannung T2 des Lasttrums.
Wenn der Wert des übertragenen Drehmoments einen konstanten Wert erreicht, ermöglichen die Wirkung der Feder 17 und die neuen Windungswinkel um die Rollen 15, 16, verursacht durch die Auslenkung der Arme 13, 14, das Erreichen eines neuen Gleichgewichtszustands, der aufrechterhalten wird, bis der Wert des Drehmoments sich später ändert.
Die Spannvorrichtung funktioniert auch auf eine ähnliche Weise während der Übergangszustände des Startens, bei denen der Motorgenerator als elektrischer Motor dient und den Verbrennungsmotor antreibt. In diesem Fall kehrt sich die Richtung des Drehmoments um, d. h. der Riemenlauf 32 wird das Lasttrum und der Riemenlauf 34 wird das Leertrum, und der Arm 13 neigt dazu, den Arm 14 mit sich zu ziehen.
Aus einer Untersuchung der Eigenschaften der Spannvorrichtung 2, die entsprechend der vorliegenden Erfindung erhalten wurde, sind die Vorteile, die sie ermöglicht, offenkundig.
Im Speziellen die großen Auslenkungen, die durch den Wechsel der Lasttrume verursacht wird, bedingen die starre Umsetzung der beiden Arme 13, 14 und üben eine Grenzbelastung auf die Feder 17 aus, weil diese vom beweglichen Element 12 getragen wird. Auf diese Weise ist die Feder 17 den relativen Verschiebungen zwischen den Armen 13, 14 erheblich ausgesetzt, die eine schwingende Komponente kleinerer Amplitude als diejenige hat, die unter Bezugnahme auf einen festen Punkt auf der Wand des Motors berechnet wurde und dies ermöglicht ihre Größenbestimmung.
Darüber hinaus macht die Tatsache, dass der mit dem Leertrum Riemenlauf zusammenwirkende Arm direkt vom mit dem Lasttrum zusammenwirkenden Arm angetrieben wird, das dynamische Verhalten umgehender.
Schließlich ist die Position der Feder nahe in Bezug auf die Rollen, was eine kürzere Länge der Arme und folgerichtig größere Effektivität der Wirkung der Feder auf den Riemen ermöglicht.
Schließlich ist es deutlich, dass Veränderungen und Variationen an der hier beschriebenen und illustrierten Spannvorrichtung 2 gemacht werden können, ohne dadurch von dem Schutz der vorliegenden Erfindung, wie in den angefügten Ansprüchen definiert, abzugehen.
Im Speziellen umfasst, gemäß einer alternativen Ausführungsform (4), das bewegliche Element 12 entsprechende Gegenwände 42, 43, die mit den entsprechenden Außenseiten 44, 45 der entsprechenden Arme 13, 14 zusammenwirken, um die Öffnung der Arme zueinander zu begrenzen.
Des Weiteren sind, gemäß einer nicht beanspruchten Spannvorrichtung (5), einer der beiden Arme 13, 14, zum Beispiel der Arm 14, und das bewegliche Element 12 fest miteinander verbunden, um ein integrales Element 60 zu bilden, das die Rolle 16 trägt und gelenkig an der Achse A angebracht ist. Der Arm 13 ist wiederum gelenkig um die Achse C angebracht, die von dem integralen Element 60 getragen wird.

Claims

Spannvorrichtung (2) für einen Riemen (10) eines Antriebs (1) eines motorgetriebenen Fahrzeugs, umfassend: eine erste und eine zweite Laufrolle (15, 16), welche zum Zusammenwirken mit entsprechenden Riemenläufen (32, 34) des Riemens (10) ausgestaltet sind; einen ersten Arm (13), welcher die erste Laufrolle (15) trägt; einen zweiten Arm (14), welcher an dem ersten Arm (13) um eine bewegliche Achse (C) gelenkig angeordnet ist und welcher die zweite Rolle (16) trägt; und ein elastisches Mittel (17), das zumindest indirekt auf die Arme (13, 14) wirkt, um den Riemen (10) zu spannen, wobei die Spannvorrichtung dadurch gekennzeichnet ist, daß der erste Arm (13) um die bewegliche Achse (C) gelenkig angeordnet ist und, daß sie ein bewegliches Element (12) umfasst, das sich von dem ersten und zweiten Arm (13, 14) unterscheidet und welches während der Funktion beweglich ist, wobei die bewegliche Achse (C) von dem beweglichen Element (12) getragen wird.
Spannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das bewegliche Element (12) um eine feste Achse (A) gelenkig angeordnet ist.
Spannvorrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das elastische Mittel (17) auf dem beweglichen Element (12) getragen wird.
Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das elastische Mittel (17) mit einem der Arme (13, 14) und mit dem beweglichen Element (12) zusammenwirkt.
Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das elastische Mittel (17) zwischen den Armen (13, 14) wirkt.
Spannvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie Arretierelemente (42, 43) umfaßt, die mit den Armen (13, 14) zusammenwirken, um das Öffnen der Arme (13, 14) zueinander zu begrenzen.