WO2002048577A1 - Spannvorrichtung für einen zugmittelrieb - Google Patents

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WO2002048577A1
WO2002048577A1 PCT/EP2001/014520 EP0114520W WO0248577A1 WO 2002048577 A1 WO2002048577 A1 WO 2002048577A1 EP 0114520 W EP0114520 W EP 0114520W WO 0248577 A1 WO0248577 A1 WO 0248577A1
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belt
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tensioning device
drive
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PCT/EP2001/014520
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Ralf Walter
Ralf Berger
Robert Normann
Original Assignee
Ina-Schaeffler Kg
Contitech Antirebssysteme Gmbh
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    • F16H2007/0887Control or adjustment of actuators the tension being a function of load

Definitions

  • the invention relates to a tensioning device for a traction mechanism drive, in particular a belt drive, with a tensioning roller resting against the belt and thereby tensioning it.
  • Generic tensioning devices for belt drives are used in internal combustion engines for motor vehicles.
  • the belt drive is driven by the crankshaft of the engine and can drive a camshaft and possibly auxiliary units, for example an injection pump or a water pump.
  • auxiliary units for example an injection pump or a water pump.
  • Increasing belt lengths and rotational irregularities in the crankshaft favor dynamic effects such as belt vibrations, which can adversely affect the camshafts.
  • Another problem is the temperature-related expansion of the belt material, which leads to a change in the belt tension at very high or very low temperatures. Belts also tend to expand over time due to wear and tear, so that initially a too high pretensioning force is selected, which decreases over time.
  • the invention is therefore based on the problem of avoiding the disadvantages mentioned and of ensuring optimum belt tension in all operating states.
  • the tensioning device has a means for controlling and / or regulating the belt tension as a function of at least one detected parameter representing a measure of the belt tension.
  • the belt tension can be controlled as a function of the pulley speed.
  • Each speed or a predetermined speed range is assigned a specific belt tension, which is automatically set by the tensioning device.
  • the high belt pretensioning force level required at higher speeds can be achieved, and the belt pretensioning force can also be reduced in the area of the idle speed, so that toothed belt noises do not even arise at this very important operating point.
  • the parameter can be a direct or an indirect measure of the belt tension.
  • the tensioning device according to the invention can also be designed to detect the belt force. It is advisable to take into account both the belt speed and the belt force as parameters and to regulate or control the belt tension with these input variables.
  • a particularly quiet run can be achieved if the noise generated by the belt drive is measured.
  • a microphone can be arranged in the area of the traction mechanism drive. It is special advantageous if the tensioning device of the traction mechanism drive takes into account both the belt noise and the belt speed for regulation or control.
  • the device according to the invention is particularly well suited for tensioning devices in which the tensioning roller is rotatably mounted on a lateral surface of a work eccentric which is acted upon by a torsion spring and is moved in the direction of a position which increases the belt tension, the torsion spring moving on the one hand on the work eccentric and on the other hand is supported on a rotatable and / or displaceably mounted base plate.
  • the work eccentric enables a certain presetting during the pre-assembly. It has a certain radial swivel range and generates a permanent pretensioning force, which leads to an increase in the belt tension. If the belt stretches over time, this is compensated for by a correspondingly larger rotation of the working eccentric.
  • the base plate has a fastening point which is used to fasten the tensioning device to another component, for example to a motor housing.
  • the base plate can be rotated in a certain angular range around this fastening point.
  • the control or regulation of the belt tension can be carried out via a linear or curved displacement of the base plate, but it is preferred to attach it to a pivot point and to rotate the base plate about this point by a drive at another, preferably at an outer point of the base plate attacks.
  • an adapter plate on which the base plate is attached can also be moved or rotated.
  • the base plate can be driven electrically, for example in which an electric motor is used as the drive. It is also conceivable to carry out the control or regulation of the belt tension purely mechanically. Hydraulic solutions are also possible, for example, a hydraulic cylinder can be used. Alternatively, a pneumatic solution is also conceivable, which is implemented by means of a vacuum box. In addition, all reasonable combinations of these drive components are of course also possible.
  • the adapter plate can also be moved to control or regulate the belt tension.
  • the drive of the tensioning device can be, for example, an electromotive spindle drive which engages on a section of the base plate or the adapter plate remote from the pivot point. This results in a relatively long lever arm to the fulcrum, so that a low driving force and a short actuation path are sufficient.
  • the drive can carry out a rotary movement, in view of the relatively small drive movements in the millimeter range, the drive can also carry out a linear movement, which nevertheless leads to a rotation of the base plate or the adapter plate about its point of rotation or fastening point. Additional spring and / or damper elements can also be provided in order to set a specific suspension or damping characteristic or to eliminate undesired vibrations.
  • the torsion spring moves the tensioning pulley into a middle position, so that the belt tension is not optimal in all speed ranges, but it is ensures safe operation of the tensioning device according to the invention.
  • the drive is particularly easy to attach to a pointer that is standard on clamping devices.
  • This pointer is required for or ⁇ assembly or later after replacing the belt to indicate the relative position of the working eccentric to the base plate.
  • the pointer is connected in one piece to the work eccentric and moves synchronously with it, so that a simple visual control of the position and thus the belt tension is possible.
  • the drive can be very easily connected to the base plate by connecting the end portion of the base plate to the drive. In this way, a mechanical belt tensioning system can be sion with constant belt tension and in an improved version with a control or regulation of the belt tension.
  • the tensioning device cannot easily be attached to or on a motor housing. This can be the case, for example, if the fastening points on the housing are too far from the position of the tensioning device.
  • the base plate is firmly connected to the adapter plate, which in turn can be rotated around its attachment point.
  • a linear movement possibility or a combination can of course also be provided here.
  • the adapter plate preferably has a connection point in its edge region, at which a drive engages. The movement of the drive leads to a rotation of the adapter plate together with the base plate and the tensioning roller attached to it about its pivot point.
  • the same drives as for the base plate can be used as drives, preferably an electric motor or a vacuum box.
  • tensioning device has only two operating positions, the first position being associated with a low belt force and the second position with a high belt force.
  • a corresponding control or regulation can be constructed in a particularly simple and thus cost-saving manner.
  • the tensioning device according to the invention is particularly suitable for a belt drive of an internal combustion engine of a motor vehicle.
  • this is not to be seen as a limitation, but the idea on which the invention is based is also suitable for V-belts, belts, chains and the like.
  • FIG. 1 shows a detailed view of the tensioning device according to the invention in the area of the working eccentric
  • FIG. 2 shows the base plate of the tensioning device according to the invention coupled to a drive
  • Fig. 3 shows a further embodiment in which the drive on a
  • Fig. 4 shows a further embodiment in which the tensioning device according to the invention is arranged on an adapter plate.
  • the tensioning device 1 has a tensioning roller 2, on the outer running surface of which a belt (not shown) is guided.
  • This belt is connected to a further drive pulley, also not shown, driven by a crankshaft.
  • the belt drive comprises further pulleys or pulleys, which can be connected to a camshaft and ancillary units.
  • the tensioning roller 2 shown in FIG. 1 is located between two other rollers of the belt drive and serves to influence the belt tension and to generate a belt pretensioning force.
  • the entire tensioning device 1 is fastened to a housing of an internal combustion engine by a central fastening screw 3.
  • the tensioning roller 2 is mounted on a pivotably mounted adjusting eccentric 4, for presetting the adjusting eccentric 4 can be rotated within a certain angular range after loosening the fastening screw 3.
  • the bore of the fastening screw 3 represents the fulcrum of the setting eccentric 4. In this way, the position of the setting eccentric 4 and the tensioning roller 2 mounted on it are displaced both horizontally and vertically along a radial path.
  • the displacement of the tension roller 2 immediately causes a slight change in the length of the belt travel, so that the belt tension can subsequently be influenced and set to a desired value.
  • the tensioning device 1 On the side of the tensioning device 1 close to the housing, the tensioning device 1 also has a base plate 5, of which only the outer section 6, which projects beyond the outline of the tensioning roller 2, can be seen in FIG. 1.
  • the base plate 5 is shown.
  • the base plate 5 has a circular opening in its center, which enables the base plate 5 to rotate.
  • the leg spring is a torsion spring, the axis of rotation of which coincides with the center of the adjusting eccentric 4 shown in FIG. 1.
  • the leg spring is supported on the one hand on the fastening point 7 of the base plate 5 and on the other hand on the working eccentric 12 shown in FIG. 4.
  • a permanent torsional moment acts on the work eccentric 12, which leads to a tracking of the work eccentric 12 and the tensioning roller 2 when the belt is stretched, so that the belt tension can be kept approximately constant.
  • the semicircular indentation 8 arranged in the area of the outer section 6 serves to support the base plate 5 on a housing-side component, for example a bolt screwed into the motor housing. In this way, a free rotation of the base plate 5 is prevented under the action of the torsion spring.
  • this bolt is not used here.
  • a drive lever 9 is articulatedly coupled to the base plate 5 in the area of the outer section 6 of the base plate 5.
  • the drive lever 9 is connected to a drive.
  • the drive lever 9 can also be designed as a rotating spindle which is connected to an electric motor drive 10. Due to the attack on the outer section 6 drive lever 9, a counter torque to the torsional moment of the leg spring is applied, so that a torque equilibrium is established which holds the base plate 5 in a certain position.
  • the electric motor 10 is switched on, which moves the drive lever 9 coupled to it, for example to the right.
  • the outer section 6 of the base plate 5 is moved to the right, so that the base plate 5 as a whole performs a rotational movement in the clockwise direction.
  • the base plate 5 rotates around its center 11.
  • the attachment point 7 of the leg spring also moves in a circular path around the center 11.
  • the movement of the attachment point 7 of the leg spring changes the pretensioning force of the torsion spring or the torsional moment.
  • the torsional moment is increased or decreased.
  • the torsion spring Since the torsion spring is supported with its other end on the work eccentric 1, the latter is also inevitably rotated, the size of the rotary movement also being dependent on further parameters, for example the spring stiffness of the torsion spring.
  • the rotational path of the working eccentric 12 will generally be less than the rotational path of the suspension point 7 due to friction and damping effects.
  • the rotation of the work eccentric 1 also changes the position of the tensioning pulley 2, so that the belt tension is either increased or decreased.
  • the tensioning device can be designed in such a way that the belt tension is measured at certain time intervals.
  • the current engine or pulley speed is also taken into account.
  • a sensor for detecting the speed is already present in every combustion engine.
  • the corresponding signal can easily be tapped from the engine control unit.
  • further parameters can be taken into account, for example the outside temperature or other specific engine data.
  • the measured parameters result in an optimal value for the belt tension, which is compared with the current value.
  • the belt tension can be regulated by turning the base plate so that the and actual value coincide. Accordingly, the base plate 5 is moved away from the belt at slow speeds, for example when the engine is idling, so that the belt tension is low. In this way, disturbing noises from the belt drive are avoided.
  • the base plate 5 is rotated in the opposite direction, so that the tensioning roller 2 is moved into the belt drive and tightens the belt.
  • the higher belt tension prevents undesirable vibrations, which in extreme cases could otherwise cause the belt to skip and damage the engine.
  • FIG. 3 Another, likewise particularly advantageous embodiment of the tensioning device according to the invention is shown in FIG. 3.
  • the structure of the tensioning roller 2 and the adjusting eccentric 4 corresponds to that of FIG. 1.
  • the tensioning device shown in FIG. 3 has a pointer 13 which is connected in one piece to the working eccentric 12 and protrudes beyond the outer contour of the tensioning roller 2.
  • the pointer 13 is used to visually check the correct setting of the working eccentric 12 and is used during the pre-assembly of the clamping device 1 or later during operation in order to carry out a basic setting.
  • the drive lever 9, which is connected to the electric motor 10, is articulated on the pointer 13. In contrast to the first exemplary embodiment, the motor drive 10 does not act on the base plate, but rather directly on the work eccentric 12.
  • FIG. 4 A third embodiment of the tensioning device according to the invention is shown in FIG. 4.
  • the tensioning device 1 according to the invention cannot be attached directly to the motor housing, but the use of an adapter plate 14 becomes necessary.
  • Such adapter plates are normally connected to a housing or the like via at least two fastening points.
  • the adapter plate 14 is connected to the housing or another motor part via a single fastening point 15.
  • the clamping device 1 is firmly connected to the adapter plate 14, for example screwed or riveted.
  • the tensioning device 1 is constructed as described above and comprises the tensioning roller 2 and the work eccentric 12.
  • the central fastening screw 16 serves to fasten the individual parts of the tensioning device 1, but it is not connected to the motor housing, so that the clamping device 1 arranged on the adapter plate 14 can be rotated overall about the fastening point 15. Accordingly, the tension roller 2 can perform a pivoting movement around the fastening point 15 and increase or decrease the belt tension accordingly.
  • the adapter plate 14 is pivoted by the drive lever 9, which is driven by the electric motor 10.
  • the drive lever 9 engages in the edge region of the adapter plate at a fastening point 17 which lies between the fastening point 15 and the tensioning device 1.
  • the drive lever 9 can carry out a linear movement which, due to the articulated fastening at point 17, leads to a pivoting movement of the adapter plate 14.

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Abstract

Spannvorrichtung (1) für einen Zugmitteltrieb, insbesondere Riementrieb, mit einer an dem Riemen anliegenden und diesen dadurch spannenden Spannrolle (2), wobei die Spannvorrichtung (1) ein Mittel zur Steuerung und/oder Regelung der Riemenspannung in Abhängigkeit wenigstens eines erfassten, ein Mass für die Riemenspannung darstellenden Parameters aufweist.

Description

Spannvorrichtung für einen Zugmitteltrieb
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Spannvorrichtung für einen Zugmitteltrieb, insbesondere einen Riementrieb, mit einer an dem Riemen anliegenden und diesen dadurch spannenden Spannrolle.
Gattungsgemäße Spannvorrichtungen für Riementriebe werden bei Verbren- nungsmotoren für Kraftfahrzeuge eingesetzt. Der Riementrieb wird von der Kurbelwelle des Motors angetrieben und kann eine Nockenwelle und eventuell Nebenaggregate, beispielsweise eine Einspritzpumpe oder eine Wasserpumpe, antreiben. Steigende Riemenlängen sowie Drehungleichförmigkeiten der Kurbelwelle begünstigen dynamische Effekte wie Schwingungen des Riemens, die sich nachteilig auf die Nockenwellen übertragen können. Problematisch ist ebenfalls die temperaturbedingte Ausdehnung des Riemenmaterials, die zu einer Veränderung der Riemenspannung bei sehr hohen oder sehr tiefen Temperaturen führt. Ferner neigen Riemen im Laufe der Zeit dazu, sich verschleißbedingt auszudehnen, so dass anfangs eine eigentlich zu hohe Vorspannkraft gewählt wird, die im Laufe der Zeit immer weiter absinkt.
Die dynamischen Effekte treten verstärkt bei hohen Drehzahlen auf, so dass es wünschenswert ist, die Riemenspannung bei hohen Drehzahlen zu erhöhen und bei niedrigen Drehzahlen zu verringern. Betreibt man den Riementrieb mit einer an die hohen Drehzahlen angepassten, konstanten Riemenspannung, so treten bei niedrigen Drehzahlen, beispielsweise im Leerlauf eines Mo.tors, störende Geräusche auf. Bei den bekannten Spannvorrichtungen muss jeweils ein Kompromiss eingegangen werden, um einerseits die dynamischen Effekte und andererseits die Geräuschentwicklung in den Griff zu bekommen. Dieser Zustand ist jedoch unbe- friedigend, da geringere Toleranzen eingehalten werden müssen und dementsprechend höhere Fertigungskosten in der Serienfertigung entstehen. Zusammenfassung der Erfindung
Der Erfindung liegt daher das Problem zugrunde, die genannten Nachteile zu vermeiden und eine optimale Riemenspannung bei allen Betriebszuständen zu gewährleisten.
Zur Lösung dieses Problems ist bei einer Spannvorrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Spannvorrichtung ein Mittel zur Steuerung und/oder Regelung der Riemenspannung in Abhängigkeit wenigs- tens eines erfassten, ein Maß für die Riemenspannung darstellenden Parameters aufweist.
Bei einer erfindungsgemäßen Spannvorrichtung kann die Riemenspannung in Abhängigkeit von der Riemenscheibendrehzahl gesteuert werden. Dabei ist jeder Drehzahl oder einem vorbestimmten Drehzahlbereich eine bestimmte Riemenspannung zugeordnet, die von der Spannvorrichtung automatisch eingestellt wird. Auf diese Weise kann das bei höheren Drehzahlen benötigte hohe Riemenvor- spannkraftniveau realisiert werden, ebenso kann die Riemenvorspannkraft im Bereich der Leerlaüfdrehzahl abgesenkt werden, um bei diesem ebenfalls sehr wich- tigen Betriebspunkt Zahnriemengeräusche gar nicht erst entstehen zu lassen. Es entfällt das umfangreiche experimentelle Aufsuchen eines Mittelwertes der Vorspannung, der über den ganzen Drehzahlbereich konstant bleibt.
Der Parameter kann ein direktes oder ein indirektes Maß für die Riemenspannung sein. Die erfindungsgemäße Spannvorrichtung kann auch zur Erfassung der Riemenkraft ausgebildet sein. Es ist zweckmäßig, sowohl die Riemendrehzahl als auch die Riemenkraft als Parameter zu berücksichtigen und mit diesen Eingangsgrößen eine Regelung bzw. Steuerung der Riemenspannung durchzuführen.
Ein besonders ruhiger Lauf lässt sich erreichen, wenn die durch den Riementrieb erzeugten Geräusche messtechnisch erfasst werden. Zu diesem Zweck kann im Bereich des Zugmitteltriebs ein Mikrofon angeordnet sein. Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn die Spannvorrichtung des Zugmitteltriebs sowohl das Riemengeräusch als auch die Riemendrehzahl zur Regelung bzw. Steuerung berücksichtigt.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung eignet sich besonders gut für Spannvorrich- tungen, bei denen die Spannrolle auf einer Mantelfläche eines Arbeitsexzenters drehbar gelagert ist, der von einer Torsionsfeder beaufschlagt und in Richtung einer die Riemenspannung erhöhenden Stellung bewegt wird, wobei sich die Torsionsfeder einerseits an dem Arbeitsexzenter und andererseits an einer dreh- und/oder verschiebbar gelagerten Grundplatte abstützt. Der Arbeitsexzenter er- möglicht eine bestimmte Voreinstellung bei der Vormontage. Er weist einen bestimmten radialen Schwenkbereich auf und erzeugt eine permanente Vorspannkraft, die zu einer Erhöhung der Riemenspannung führt. Kommt es im Laufe der Zeit zu einer Dehnung des Riemens, so wird diese durch eine entsprechende größere Drehung des Arbeitsexzenters kompensiert.
Um die Riemenspannung während des Betriebs der erfindungsgemäßen Spannvorrichtung zu beeinflussen ist vorgesehen, das auf den Riemen einwirkende Drehmoment der Torsionsfeder durch die Verschiebung bzw. Verdrehung der Grundplatte zu steuern und/oder zu regeln. Die Grundplatte weist dazu einen Be- festigungspunkt auf, der zur Befestigung der Spannvorrichtung an einem anderen Bauteil, beispielsweise an einem Motorgehäuse dient. Um diesen Befestigungspunkt ist die Grundplatte in einem gewissen Winkelbereich drehbar. Ebenso kann die Steuerung bzw. Regelung der Riemenspannung über eine lineare oder kurvenförmige Verschiebung der Grundplatte erfolgen, bevorzugt wird jedoch die Befestigung an einem Drehpunkt und die Verdrehung der Grundplatte um diesen Punkt, indem ein Antrieb an einem anderen, vorzugsweise an einem äußeren Punkt der Grundplatte angreift. Alternativ kann auch eine Adapterplatte verschoben bzw. verdreht werden, auf der die Grundplatte befestigt ist.
Es hat sich als besonders günstig herausgestellt, wenn die Grundplatte elektrisch antreibbar ist, beispielsweise in dem ein Elektromotor als Antrieb verwendet wird. Denkbar ist ebenfalls, die Steuerung bzw. Regelung der Riemenspannung rein mechanisch auszuführen. Infrage kommen aber auch hydraulische Lösungen, bei- spielsweise kann ein Hydraulikzylinder verwendet werden. Alternativ ist auch eine pneumatische Lösung denkbar, die mittels einer Unterdruckdose verwirklicht wird. Daneben sind selbstverständlich auch sämtliche sinnvollen Kombinationen dieser Antriebskomponenten möglich. Anstelle der Grundplatte kann auch die Adapter- platte zur Steuerung bzw. Regelung der Riemenspannung bewegt werden.
Der Antrieb der erfindungsgemäßen Spannvorrichtung kann beispielsweise ein elektromotorischer Spindelantrieb sein, der an einem drehpunktfernen Abschnitt der Grundplatte oder der Adapterplatte angreift. Auf diese Weise ergibt sich ein relativ langer Hebelarm zum Drehpunkt, so dass eine geringe Antriebskraft und ein geringer Betätigungsweg ausreicht. Der Antrieb kann eine rotatorische Bewegung ausführen, angesichts der relativ kleinen Antriebsbewegungen im Millimeterbereich kann der Antrieb auch eine lineare Bewegung ausführen, die dennoch zu einer Drehung der Grundplatte oder der Adapterplatte um ihren Dreh- bzw. Befes- tigungspunkt führt. Es können auch zusätzliche Feder- und/oder Dämpferelemente vorgesehen sein, um eine bestimmte Federungs- oder Dämpfungscharakteristik einzustellen oder um unerwünschte Schwingungen zu beseitigen. Sollte die Steuerung bzw. die Regelung der Riemenspannung ausfallen, beispielsweise durch eine Unterbrechung der Stromversorgung des Antriebsmotors, kann vorgesehen sein, dass die Torsionsfeder die Spannrolle in eine mittlere Stellung bewegt, so dass die Riemenspannung zwar nicht in allen Drehzahlbereichen optimal ist, dennoch ist der sichere Betrieb der erfindungsgemäßen Spannvorrichtung gewährleistet.
Der Antrieb lässt sich besonders einfach an einem Zeiger befestigen, der standardmäßig bei Spannvorrichtungen vorhanden ist. Dieser Zeiger wird zur or^ montage bzw. später nach einem Austausch des Riemens benötigt, um die Relativlage des Arbeitsexzenters zur Grundplatte anzuzeigen. Dazu ist der Zeiger einstückig mit dem Arbeitsexzenter verbunden und bewegt sich synchron mit die- sem, so dass eine einfache optische Kontrolle der Stellung und damit der Riemenspannung möglich ist. Der Antrieb lässt sich sehr einfach mit der Grundplatte verbinden, indem der Endabschnitt der Grundplatte mit dem Antrieb verbunden wird. Auf diese Weise kann ein mechanisches Riemenspannsystem in einer Grundver- sion mit konstanter Riemenspannung und in einer verbesserten Version mit einer Steuerung bzw. Regelung der Riemenspannung hergestellt werden.
Bei bestimmten Platzverhältnissen kann der Fall auftreten, dass sich die Spann- Vorrichtung nicht ohne weiteres auf oder an einem Motorengehäuse anbringen lässt. Dieses kann beispielsweise dann der Fall sein, wenn die gehäuseseitigen Befestigungspunkte zu weit von der Position der Spannvorrichtung entfernt sind. Um die Spannvorrichtung dennoch einsetzen zu können empfiehlt es sich, die Grundplatte auf einer dreh- und/oder verschiebbar gelagerten Adapterplatte anzu- ordnen. Die Grundplatte ist fest mit der Adapterplatte verbunden, diese wiederum ist um ihren Befestigungspunkt herum drehbar. Alternativ kann selbstverständlich auch hier eine lineare Bewegungsmöglichkeit bzw. eine Kombination vorgesehen sein. Neben dem Drehpunkt weist die Adapterplatte vorzugsweise in ihrem Randbereich einen Anschlusspunkt auf, an dem ein Antrieb angreift. Die Bewegung des Antriebs führt zu einer Drehung der Adapterplatte mitsamt der Grundplatte und der darauf befestigten Spannrolle um ihren Drehpunkt. Als Antriebe kommen die gleichen Antriebe wie bei der Grundplatte infrage, vorzugsweise ein Elektromotor oder eine Unterdruckdose.
Eine vorteilhafte und besonders kostengünstige Variante der erfindungsgemäßen Spannvorrichtung ergibt sich, wenn die Spannrolle nur zwei Betriebsstellungen besitzt, wobei die erste Stellung einer geringen Riemenkraft und die zweite Stellung einer hohen Riemenkraft zugeordnet ist. Eine dementsprechende Steuerung oder Regelung kann besonders einfach und damit kostensparend aufgebaut sein.
Die erfindungsgemäße Spannvorrichtung eignet sich insbesondere für einen Riementrieb eines Verbrennungsmotors eines Kraftfahrzeugs. Darin ist jedoch keine Beschränkung zu sehen, sondern die der Erfindung zugrunde liegende Idee eignet sich ebenso für Keilriemen, Bänder, Ketten und dergleichen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand mehrerer Ausführungsbeispiele näher beschrieben. Weitere Vorteile und Einzelheiten ergeben sich aus den Figuren, in denen: Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Fig. 1 eine Detailansicht der erfindungsgemäßen Spannvorrichtung im Be- reich des Arbeitsexzenters zeigt;
Fig. 2 die mit einem Antrieb gekoppelte Grundplatte der erfindungsgemäßen Spannvorrichtung zeigt;
Fig. 3 ein weiteres Ausführungsbeispiel zeigt, bei dem der Antrieb an einem
Zeiger angreift; und
Fig. 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel zeigt, bei dem die erfindungsgemäße Spannvorrichtung auf einer Adapterplatte angeordnet ist.
Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
In Fig. 1 ist die erfindungsgemäße Spannvorrichtung in einer Vorderansicht gezeigt. Die Spannvorrichtung 1 weist eine Spannrolle 2 auf, auf deren äußerer Lauffläche ein nicht dargestellter Riemen geführt wird. Dieser Riemen ist mit einer weiteren, ebenfalls nicht dargestellten, von einer Kurbelwelle angetriebenen Antriebsscheibe verbunden. Der Riementrieb umfasst weitere Scheiben bzw. Riemenscheiben, die mit einer Nockenwelle und Nebenaggregaten verbunden sein können. Die in Fig. 1 dargestellte Spannrolle 2 befindet sich zwischen zwei ande- ren Rollen des Riementriebs und dient zur Beeinflussung der Riemenspannung und zur Erzeugung einer Riemenvorspannkraft.
Die gesamte Spannvorrichtung 1 ist durch eine zentrale Befestigungsschraube 3 an einem Gehäuse eines Verbrennungsmotors befestigt. Die Spannrolle 2 ist auf einem schwenkbar gelagerten Einstellexzenter 4 gelagert, zur Voreinstellung ist der Einstellexzenter 4 nach dem Lösen der Befestigungsschraube 3 in einem gewissen Winkelbereich drehbar. Die Bohrung der Befestigungsschraube 3 stellt dabei den Drehpunkt des Einstellexzenters 4 dar. Auf diese Weise kann die Position des Einstellexzenters 4 und die auf ihm gelagerte Spannrolle 2 sowohl horizontal als auch vertikal entlang eines radialen Pfads verschoben werden. Die Verschiebung der Spannrolle 2 bewirkt unmittelbar eine leichte Änderung der Länge des Riemenwegs, so dass in der Folge die Riemenspannung beeinflusst und auf einen gewünschten Wert eingestellt werden kann.
Auf der gehäusenahen Seite der Spannvorrichtung 1 weist diese ferner eine Grundplatte 5 auf, von der in Fig. 1 nur der äußere Abschnitt 6, der über den Um- riss der Spannrolle 2 hervorragt, zu erkennen ist.
In Fig. 2 ist die Grundplatte 5 dargestellt. Die Grundplatte 5 weist in ihrem Zentrum eine kreisförmige Öffnung auf, die eine Drehbewegung der Grundplatte 5 ermöglicht. In dem in Fig. 2 auf der rechten Seite liegenden Randbereich der Grundplatte 5 befindet sich ein Einhängepunkt 7 für eine in Fig. 2 nicht dargestellte Schenkel- feder. Bei der Schenkelfeder handelt es sich um eine Torsionsfeder, deren Drehachse mit dem Mittelpunkt des in Fig. 1 dargestellten Einstellexzenters 4 übereinstimmt. Die Schenkelfeder stützt sich einerseits an dem Befestigungspunkt 7 der Grundplatte 5 und andererseits an dem in Fig. 4 abgebildeten Arbeitsexzenter 12 ab. Dadurch wirkt auf den Arbeitsexzenter 12 ein permanentes Torsionsmoment ein, das bei einer Dehnung des Riemens zu einer Nachführung des Arbeitsexzenters 12 und der Spannrolle 2 führt, so dass die Riemenspannung annähernd konstant gehalten werden kann. Bei bekannten Bauformen dient die im Bereich des äußeren Abschnitts 6 angeordnete halbkreisförmige Einbuchtung 8 zur AbStützung der Grundplatte 5 an einem gehäuseseitigen Bauteil, beispielsweise ei- nem in das Motorgehäuse eingeschraubten Bolzen. Auf diese Weise wird eine freie Verdrehung der Grundplatte 5 unter der Wirkung der Torsionsfeder verhindert. Dieser Bolzen wird hier jedoch nicht verwendet.
Bei der erfindungsgemäßen Spannvorrichtung ist im Bereich des äußeren Ab- Schnitts 6 der Grundplatte 5 ein Antriebshebel 9 gelenkig mit der Grundplatte 5 gekoppelt. Der Antriebshebel 9 ist mit einem Antrieb verbunden. Der Antriebshebel 9 kann auch als Drehspindel ausgebildet sein, die mit einem Elektromotorantrieb 10 verbunden ist. Durch den an dem äußeren Abschnitt 6 angreifenden An- triebshebel 9 wird ein Gegendrehmoment zu dem Torsionsmoment der Schenkelfeder aufgebracht, so dass sich ein Momentengleichgewicht einstellt, das die Grundplatte 5 in einer bestimmten Stellung halt.
Um die Vorspannkraft des Riemens zu verändern, wird der Elektromotor 10 eingeschaltet, der den mit ihm bewegungsgekoppelten Antriebshebel 9 beispielsweise nach rechts bewegt. Dadurch wird der äußere Abschnitt 6 der Grundplatte 5 nach rechts bewegt, so dass die Grundplatte 5 insgesamt eine Drehbewegung im Ur- zeigersinn durchführt. Dabei dreht sich die Grundplatte 5 um ihr Zentrum 11. Dementsprechend bewegt sich der Einhängepunkt 7 der Schenkelfeder ebenfalls auf einer Kreisbahn um das Zentrum 11. Durch die Bewegung des Einhängepunktes 7 der Schenkelfeder wird die Vorspannkraft der Torsionsfeder bzw. das Torsionsmoment verändert. Je nachdem, ob der Antriebhebel 9 in Richtung des Elektromotors 10 oder vom Elektromotor 10 weg bewegt wird, wird das Torsions- moment erhöht bzw. verringert. Da sich die Torsionsfeder mit ihrem anderen Ende an dem Arbeitsexzenter 1 abstützt, wird dieser zwangsläufig ebenfalls gedreht, wobei die Größe der Drehbewegung auch von weiteren Parametern, beispielsweise der Federsteifigkeit der Torsionsfeder abhängt. Der Verdrehweg des Arbeitsexzenters 12 wird durch Reibungs- und Dämpfungseffekte im Allgemeinen geringer als der Drehweg des Einhängepunktes 7 sein. Durch die Rotation des Arbeitsexzenters 1 verändert sich analog auch die Position der Spannrolle 2, so dass die Riemenspannung entweder erhöht oder gesenkt wird.
Die erfindungsgemäße Spannvorrichtung kann derart ausgebildet sein, dass die Riemenspannung in bestimmten Zeitabständen messtechnisch erfasst wird. E- benso wird die momentane Motor- oder Riemenscheibendrehzahl berücksichtigt. Ein Sensor zur Erfassung der Drehzahl ist ohnehin bei jedem Verbrennungsmotor vorhanden. Das entsprechende Signal kann einfach vom Steuergerät des Motors abgegriffen werden. Gegebenenfalls können weitere Parameter berücksichtigt werden, beispielsweise die Außentemperatur oder andere spezifische Motorendaten. Aus den gemessenen Parametern ergibt sich ein optimaler Wert für die Riemenspannung, der mit dem aktuellen Wert verglichen wird. Die Riemenspannung kann durch die Verdrehung der Grundplatte geregelt werden, so dass Soll- und Istwert zusammenfallen. Dementsprechend wird die Grundplatte 5 bei langsamen Drehzahlen, beispielsweise beim Leerlauf des Motors vom Riemen weg bewegt, so dass die Riemenspannung gering ist. Auf diese Weise werden störende Geräusche des Riementriebs vermieden. Bei höheren Drehzahlen, die zum Auftreten dynamischer Effekte führen können, wird die Grundplatte 5 in die entgegengesetzte Richtung gedreht, so dass die Spannrolle 2 in den Riementrieb hineinbewegt wird und den Riemen strafft. Durch die höhere Riemenspannung werden unerwünschte Schwingungen vermieden, die ansonsten im Extremfall zu einem Überspringen des Riemens und zu Beschädigungen des Motors führen könnten.
Ein weiteres, ebenfalls besonders vorteilhaftes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Spannvorrichtung ist in Fig, 3 dargestellt. Der Aufbau der Spannrolle 2 und des Einstellexzenters 4 entspricht demjenigen von Fig. 1. Zusätzlich weist die in Fig. 3 dargestellte Spannvorrichtung einen Zeiger 13 auf, der einstückig mit dem Arbeitsexzenter 12 verbunden ist und über die Außenkontur der Spannrolle 2 hervorragt. Der Zeiger 13 dient zur optischen Kontrolle der richtigen Einstellung des Arbeitsexzenters 12 und wird bei der Vormontage der Spannvorrichtung 1 oder später während des Betriebs benutzt, um eine Grundeinstellung vorzunehmen. An dem Zeiger 13 ist der Antriebshebel 9 gelenkig befestigt, der an den Elektromotor 10 angeschlossen ist. Im Gegensatz zu dem ersten Ausführungsbeispiel greift der motorische Antrieb 10 nicht an der Grundplatte, sondern direkt an dem Arbeitsexzenter 12 an.
Ein drittes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Spannvorrichtung geht aus Fig. 4 hervor. Bei bestimmten Platzverhältnissen kann die erfindungsgemäße Spannvorrichtung 1 nicht unmittelbar am Motorgehäuse befestigt werden, sondern es wird die Verwendung einer Adapterplatte 14 erforderlich. Derartige Adapterplatten sind normalerweise über wenigstens zwei Befestigungspunkte mit einem Gehäuse oder dergleichen verbunden. Bei dem in Fig. 4 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Adapterplatte 14 über einen einzigen Befestigungspunkt 15 mit dem Gehäuse oder einem anderen Motorteil verbunden. Die Spannvorrichtung 1 ist fest mit der Adapterplatte 14 verbunden, beispielsweise geschraubt oder ge- nietet. Die Spannvorrichtung 1 ist wie zuvor beschrieben aufgebaut und umfasst die Spannrolle 2 und den Arbeitsexzenter 12. Im Unterschied zu den vorherigen Ausführungsbeispielen dient die zentrale Befestigungsschraube 16 zur Befestigung der Einzelteile der Spannvorrichtung 1 , sie ist jedoch nicht mit dem Motorge- häuse verbunden, so dass die auf der Adapterplatte 14 angeordnete Spannvorrichtung 1 insgesamt um den Befestigungspunkt 15 drehbar ist. Dementsprechend kann die Spannrolle 2 eine Schwenkbewegung um den Befestigungspunkt 15 ausführen und die Riemenspannung entsprechend erhöhen oder senken. Das Schwenken der Adapterplatte 14 erfolgt durch den Antriebshebel 9, der von dem Elektromotor 10 angetrieben wird. Der Antriebshebel 9 greift im Randbereich der Adapterplatte an einem Befestigungspunkt 17, der zwischen dem Befestigungspunkt 15 und der Spannvorrichtung 1 liegt, an. Der Antriebshebel 9 kann eine lineare Bewegung durchführen, die aufgrund der gelenkigen Befestigung im Punkt 17 zu einer Schwenkbewegung der Adapterplatte 14 führt. Es ist jedoch auch möglich, dass der Antriebshebel 9 eine Drehbewegung ausführt.

Claims

Patentansprüche:
1. Spannvorrichtung für einen Zugmitteltrieb, insbesondere einen Riementrieb, mit einer an dem Riemen anliegenden und diesen dadurch spannen- den Spannrolle, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannvorrichtung (1 ) ein Mittel zur Steuerung und/oder Regelung der Riemenspannung in Abhängigkeit wenigstens eines erfassten, ein Maß für die Riemenspannung darstellenden Parameters aufweist.
2. Spannvorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Riemenspannung in Abhängigkeit von wenigstens einem der Parameter Riemenscheibendrehzahl, Riemenkraft oder Riemengeräusch steuer- und/oder regelbar ist.
3. Spannvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannrolle (2) auf einer Mantelfläche eines Arbeitsexzenters (12) drehbar gelagert ist, der von einer Torsionsfeder beaufschlagt und in Richtung einer die Riemenspannung erhöhenden Stellung bewegt wird, wobei sich die Torsionsfeder einerseits an dem Arbeitsexzenter (12) und andererseits an einer dreh- und/oder verschiebbar gelagerten Grundplatte (5) abstützt.
4. Spannvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Riemenspannung durch die Verschiebung bzw. Verdrehung der Grundplatte (5) oder einer Adapterplatte (14), auf der die Grundplatte (5) ange- ordnet ist, Steuer- und/oder regelbar ist.
5. Spannvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine oder die die Spannrolle (2) tragende Grundplatte (5) oder eine oder die Adapterplatte (14) zur Steuerung und/oder Regelung der Riemenspannung mechanisch und/oder elektrisch und/oder hydraulisch und/oder pneumatisch bewegbar ist.
6. Spannvorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Grundplatte (5) bzw. die Adapterplatte (14) über einen Elektromotor (10) und/oder eine Unterdruckdose und/oder einen Hydraulikzylinder antreibbar ist.
7. Spannvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb an einem drehpunktfernen Abschnitt der Grundplatte (5) bzw. der Adapterplatte (14) angreift.
8. Spannvorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb an einem die Relativlage des Arbeitsexzenters (12) zur Grundplatte (5) anzeigenden Zeiger (13) angreift.
9. Spannvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannrolle (2) nur zwei Betriebsstellungen besitzt, wobei die erste Stellung einer geringen Riemenkraft und die zweite Stellung einer hohen Riemenkraft zugeordnet ist.
10. Spannvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie am Motorgehäuse eines Verbrennungsmotors angeordnet ist.
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