WO2005052408A1 - Spannvorrichtung - Google Patents

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WO2005052408A1
WO2005052408A1 PCT/EP2004/010431 EP2004010431W WO2005052408A1 WO 2005052408 A1 WO2005052408 A1 WO 2005052408A1 EP 2004010431 W EP2004010431 W EP 2004010431W WO 2005052408 A1 WO2005052408 A1 WO 2005052408A1
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WO
WIPO (PCT)
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traction
action
spring means
line
drive
Prior art date
Application number
PCT/EP2004/010431
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English (en)
French (fr)
Inventor
Ralph Painta
Michael Bogner
Herbert Graf
Original Assignee
Schaeffler Kg
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Filing date
Publication date
Application filed by Schaeffler Kg filed Critical Schaeffler Kg
Publication of WO2005052408A1 publication Critical patent/WO2005052408A1/de

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H7/00—Gearings for conveying rotary motion by endless flexible members
    • F16H7/08—Means for varying tension of belts, ropes, or chains
    • F16H7/10—Means for varying tension of belts, ropes, or chains by adjusting the axis of a pulley
    • F16H7/14—Means for varying tension of belts, ropes, or chains by adjusting the axis of a pulley of a driving or driven pulley
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H7/00—Gearings for conveying rotary motion by endless flexible members
    • F16H7/08—Means for varying tension of belts, ropes, or chains
    • F16H2007/0802—Actuators for final output members
    • F16H2007/0808—Extension coil springs
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H7/00—Gearings for conveying rotary motion by endless flexible members
    • F16H7/08—Means for varying tension of belts, ropes, or chains
    • F16H7/10—Means for varying tension of belts, ropes, or chains by adjusting the axis of a pulley
    • F16H7/12—Means for varying tension of belts, ropes, or chains by adjusting the axis of a pulley of an idle pulley
    • F16H7/1209—Means for varying tension of belts, ropes, or chains by adjusting the axis of a pulley of an idle pulley with vibration damping means
    • F16H7/1218—Means for varying tension of belts, ropes, or chains by adjusting the axis of a pulley of an idle pulley with vibration damping means of the dry friction type

Definitions

  • the present invention relates to a tensioning device for a traction mechanism drive, which is intended for driving units of an internal combustion engine.
  • the traction mechanism drive is provided with a traction device, in particular a belt, which connects running disks or pulleys of an output member and at least one drive member.
  • a tensioning device a pivotably arranged drive element, i. H. a unit is provided, with which the traction means are pretensioned in the operating state of the traction means drive, supported by a spring means.
  • Traction mechanism drives on internal combustion engines are preferably provided for driving units such as, for example, water pumps, air conditioning compressors, generators or power steering pumps.
  • Such traction mechanism drives which are also referred to as an aggregate drive, include a traction device designed as an endless belt.
  • a tensioning device is assigned to the traction device drive.
  • Known tensioning devices include a force-loaded tensioning roller which is guided on the traction means.
  • Both mechanical and hydraulic devices are known as a tensioning device or as a tensioning system to achieve sufficient pretensioning of the traction means.
  • DE 196 09 420 A1 discloses a mechanical-hydraulic clamping device.
  • This device comprises a device forming a cylinder housing, to accommodate a longitudinally displaceable piston.
  • a fastening eye is provided at the end, with which the hydraulic element can be pivotably fastened to a tensioning roller carrier.
  • the tensioning device is pivotally connected to the internal combustion engine with a further fastening eye arranged on the housing.
  • the piston which can be moved longitudinally in the cylinder, is spring-loaded and limits a pressure space in the cylinder. Pressurization of the cylinder causes a piston movement and, in connection with this, a volume exchange of the hydraulic fluid between the pressure chamber and a reservoir for the hydraulic fluid arranged in the housing.
  • DE 10057 818 A1 shows a traction mechanism drive designed as a two-disc drive and intended for an internal combustion engine.
  • a pulley which is connected to the crankshaft of the internal combustion engine and forms the output member, is connected to the drive member, in the form of a belt-driven starter generator, by a traction means.
  • the pivotally mounted drive element which replaces a separate tensioning device of the traction mechanism drive, is supported by a spring means.
  • the spring means is articulated on the pivotable unit provided as a tensioning device such that a defined installation position of the spring means relative to the traction means is established both in the axial and in the radial direction.
  • the spring means assigned to the pivotable unit, the tensioning device forms a tension force line of action, the position of which, according to the invention, largely coincides with the belt force line of action.
  • an advantageous offset between the opposite lines of action of the traction mechanism drive is thus advantageously prevented and an optimal introduction of force into the traction mechanism drive is established.
  • the invention includes a defined radial attachment of the spring means to the pivotable unit provided as a clamping device.
  • This radial attachment point is assigned to an axis which runs through the pivot bearing or pivot bearing of the pivotable drive element and which is also oriented at right angles to the belt force line of action.
  • the position according to the invention of the fastening point for the spring means on the pivotable drive element which is fixed both in the axial and in the radial direction, enables an ideal installation situation which has an advantageous effect on the service life of the traction means and of the pivot bearing of the pivotable drive element.
  • This position of the fastening point advantageously ensures that the reaction force defined as the tension force of the spring means compensates for the belt force of the traction means without the introduction of disadvantageous transverse forces into the pivot bearing of the pivotable drive member.
  • a difference dimension "e” between a first lever arm length “f” and a second lifting arm length “g” is further defined.
  • the lever arm length “f” determines the effective distance from the tension force line of action to the pivot bearing and the lever arm length “g” the effective distance between the pivot bearing and the belt force line of action.
  • a range of ⁇ 20 e e 30 30 mm is provided for the differential dimension “e”.
  • the arrangement according to the invention of the spring means with respect to the pivotable drive element also provides that the smallest possible angle " ⁇ 1, ⁇ 2 1 " is established between the tension force line of action and the belt force line of action.
  • a mutual angular value " ⁇ i, ⁇ 2 " of 45 45 ° is permissible as a limit for a deviation from a positional correspondence of the tension force line of action with the belt force line of action.
  • a tolerable tolerance range for the fastening point of the spring means on the pivotable drive element is provided, which is determined by the axis which runs at right angles to the belt force line of action.
  • a mutual permissible deviation of ⁇ 20 ° is permissible from the ideal right-angled arrangement of the axis.
  • Another aspect of the invention relates to the assignment of the pivot bearing to the traction device.
  • An optimal installation position provides for a positional correspondence between the belt force action line and the center of the pivot bearing. This arrangement avoids an edge support and enables a desired uniform loading of the pivot bearing over the entire width, which preferably comprises two slide bearings which are axially separated from one another.
  • the invention includes a mutual deviation of 120 120 mm.
  • the invention includes a spring means, which at the end has a fork-shaped lever at two axially offset points of the pivotable Ren unit is attached, wherein the traction means is guided between the spaced ends of the fork-shaped lever.
  • the pivotable unit is advantageously provided with an axially offset, ie protruding sprue point or fastening tab, to which the fork-shaped lever is fastened.
  • a starter generator as a pivotable unit that performs the function of the tensioning device.
  • a spring means is assigned to the starter generator, which is advantageously constructed in such a way that, depending on the operating mode of the starter generator, influences the pretensioning of the traction means.
  • the starter generator has the task of driving the internal combustion engine.
  • normal operation or generator operation of the starter generator is established, in which this unit is driven by the internal combustion engine.
  • the pretensioning of the traction means is preferably influenced by varying the force triggered by the spring means and acting on the starter generator.
  • a spring damping element is preferably assigned to the pivotable drive element as spring means.
  • this component influences the pretensioning of the traction device and also has a positive influence on the smooth running of the traction device drive, which results in a largely vibration-free circulation of the traction device.
  • the spring-damper unit compensates for shock-like, impulsive loads on the traction mechanism drive, which is triggered by the degree of non-uniformity of the internal combustion engine and a non-constant power consumption of the drive element or the drive elements.
  • the spring damping unit is preferably assigned to a starter generator designed as a pivotable drive element.
  • the bias of the traction means can thus advantageously be varied depending on the operating mode of the starter generator. In particular in the starting mode of the starter generator, a higher pretension of the traction means can be realized in order to avoid the slip to prevent the traction mechanism, which has an advantageous effect on the starting time of the internal combustion engine.
  • the invention includes a fork-shaped receptacle for forming the rotary bearing, in which a lever connected to the internal combustion engine engages.
  • the drive member is provided with two fastening tabs which are arranged axially separate from one another, a bolt connecting the tabs being simultaneously fitted with play in a bore in the lever.
  • the invention includes a damping element integrated in the pivot bearing of the pivotable drive element.
  • a friction bushing is preferably suitable, with which vibrations of the traction means that occur are effectively damped.
  • the pivot bearing assigned to the pivotable unit can also be combined with a torsion spring.
  • This torsion spring can be used as an alternative or in addition to the separate spring means.
  • Figure 1 shows the schematic structure of a traction drive comprising two disks
  • Figure 2 is a side view of a pivotable drive member, which also serves as a tensioning device for the traction drive; 3 shows a drive element arranged axially offset from FIG. 2 to achieve a positional correspondence between the lines of action of the belt force and the spring means;
  • FIG. 4 shows the drive element according to FIG. 2, the bearing of which is oriented such that the center of the bearing corresponds to the lines of action of the spring means and the belt force;
  • Figure 5 is a front view of the pivotable drive member shown in Figure 2;
  • Figure 6 shows the pivotable drive member according to Figure 5, with a representation of the lever arm lengths starting from the pivot bearing to the tension force line of action and the belt force line of action.
  • the traction mechanism drive 1 shown in FIG. 1 comprises a traction mechanism 2 designed as a belt, which connects an output element 3 to a drive element 4.
  • the schematic representation is intended to illustrate, for example, a traction mechanism drive 1 of an internal combustion engine 5, the output member 3 being embodied as a pulley 6 connected to a crankshaft of the internal combustion engine 5, which is connected via the traction mechanism 2 to the pulley 7 of the pivotably arranged drive element 4, which, for example, sets a starter generator.
  • the starter generator takes on a double function, i. H. the internal combustion engine 5 is started on the one hand with the unit and immediately after the internal combustion engine is running the starter generator changes into a generator function.
  • a torque is generated initiated by the starter generator or the internal combustion engine 5, ie by the pulley 6 or the pulley 7 in the traction drive 1.
  • the drive member 4 is pivotally attached to the internal combustion engine 5 via a rotary bearing 8.
  • an automatic pivoting movement of the drive element 4 triggered by the dead weight of the drive element 4 is set, which biases the traction means 2.
  • a spring means 9 is also provided as a supporting measure, which is connected to the internal combustion engine via a pivot point 10 and which is also connected to the drive element 4 via the attachment point 11a, 11b.
  • a spring damping element is used as spring means 9, with which, on the one hand, a counter-clockwise permanent force component, which increases the pretension of the traction means 2, is exerted on the drive element 4.
  • the spring means 9 designed as a spring damping element has the task of damping vibrations occurring in the traction mechanism drive 1.
  • FIG. 2 shows the drive element 4 in connection with the spring means 9 according to a known, previous arrangement.
  • the drive element 4 for example a starter generator, is arranged in the installed position in such a way that a belt force of the traction means 2 introduced into the pulley 7 forms an action line 12 which is axially offset from a further action line 13 of the spring means 9.
  • the lines of action 12, 13 are each offset by an axial distance "ss 2 " from a central position 29.
  • the tension-force line of action 13 assigned to the spring means 9 is determined by the installation position of the spring means 9.
  • the tensioning force of the spring means is determined via the fastening point 11a in the housing of the drive element 4.
  • the spring means 9 is articulated to the associated components via the articulation point 10 and the attachment point 11.
  • the articulation point 10 is attached indirectly to the internal combustion engine 5 via a support 14.
  • the spring means 9 is fastened to a fastening eye 15 of the drive element 4.
  • the rotary bearing 8a is formed by a lever 16, preferably connected in one piece to the internal combustion engine 5, the bore 17 of which is intended to receive a bolt 18 which is fitted on both sides in fastening eyes 19a, 19b which are connected directly to the housing of the drive element 4.
  • a sliding bearing 20 is inserted in an annular annular space delimited radially on the outside by the bore 17 and radially on the inside by the pin 18 in order to enable a wear-free pivoting movement of the drive element 4 with respect to the internal combustion engine 5.
  • the drive element 4 according to FIG. 3, together with the spring means 9, has an attachment point 11b which is axially offset in comparison to FIG. 3.
  • the fastening eye 21 of the drive member 3 is axially offset in the direction of the pulley 7.
  • the rotary bearing 8a is provided with a damping device 30, designed as a friction bushing, which is provided for damping vibrations of the traction mechanism drive 1.
  • the rotary bearing 8a is assigned a torsion spring 31 which, as an alternative or supporting the spring means 9, ensures sufficient pre-tensioning of the traction means 2.
  • the drive member 4 is pivotally mounted on the pivot bearing 8b on the fixed lever 22 which is connected to the internal combustion engine 5.
  • the pivot bearing 8b is axially offset relative to the pivot bearing 8a in FIGS. 2 and 3 to such an extent that the center of the pivot bearing 8b is aligned with the correspondingly oriented action lines 12, 13 of the belt force of the traction means 2 and the spring means 9.
  • the drive member 4 is provided with a fork-shaped receptacle 23, which includes axially offset fastening tabs 24a, 24b. In the installed position, the fastening tabs 24a, 24b are connected by a bolt 25, which is inserted into a bore 26 of the lever 22 with play.
  • the La Position of the rotary bearing 8b in connection with the positional correspondence of the lines of action 12, 13 represents an ideal case which on the one hand has a positive effect on the service life of the traction means 2 and on the other hand brings about an ideal introduction of force or application of force to the slide bearing 27, which in the rotary bearing 8b in one radially limited by the bore 26 and the bolt 25 installation space is used.
  • FIG. 5 shows a preferred position of the fastening point 11a, 11b on the drive element 4 relative to the rotary bearing 8a, 8b.
  • the fastening point 11a, 11b is assigned to an axis 28, which is guided on the one hand through the pivot bearing 8a, 8b and is also oriented at right angles to the line of action 12 of the belt force of the traction means 2.
  • a tolerance range, a radial deviation " ⁇ i, ⁇ 2 " of 20 20 ° is permissible in both directions.
  • Dash-dotted lines in FIG. 5 illustrate the permissible limit range.
  • the invention in addition to an ideal axial correspondence of the action lines 12, 13 shown in FIG. 3, the invention also relates to a radial match of these action lines 12, 13.
  • both the fastening point 11a, 11b and the articulation point 10 are aligned with the line of action 12 of the belt force in the installed state.
  • An optimum positional match of the action lines 12, 13 is aimed for.
  • In the ideal mounting position are tolerable in both directions by the angle "SSI, ß 2" boundary regions marked in a region ⁇ 45 ° permitted.
  • the dash-dotted lines in Figure 6 illustrate the boundaries.
  • FIG. 6 also shows lever lengths “g” and “f” which are established on the one hand between the line of action 12 of the belt force and the pivot bearing 8a, 8b and on the other hand between the line of action 13 of the spring means 9 and the pivot bearing 8a, 8b.
  • the lever lengths "g", "f” should match, ie there is no difference in the lever arm lengths.
  • a lever ratio e f - g of ⁇ 20 ⁇ e 30 30 mm is provided for the design of the lever lengths “g” and “f”.
  • Traction drive 26 bore traction means 27 slide bearing output element 28 axis drive element 29 center position internal combustion engine 30 damping element pulley 31 torsion spring pulley pivot bearing b pivot bearing spring means0 articulation point1a fastening point1b fastening point2 line of action (belt force) 3 line of action (spring means) 4 support5 fastening eye6 lever7 hole7 bolt1 fastening eyelet mounting bracket4 mounting bracket

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein schwenkbares Antriebsorgan (4) eines Zugmitteltriebs (1), das gleichzeitig die Funktion einer Spannvorrichtung übernimmt. Im Einbauzustand des schwenkbaren Antriebsorgans (4) stellt sich eine Übereinstimmung zwischen einer Wirkungslinie (12) des Zugmittels (2) und einer Wirkungslinie (13) eines Federmittels (9) ein.

Description

Spannvorrichtung
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Spannvorrichtung für einen Zugmittel- trieb, der zum Antrieb von Aggregaten einer Brennkraftmaschine bestimmt ist. Der Zugmitteltrieb ist mit einem Zugmittel versehen, insbesondere einem Riemen, der Laufscheiben bzw. Riemenscheiben eines Abtriebsorgans sowie zumindest eines Antriebsorgans verbindet. Als Spannvorrichtung ist ein schwenkbar angeordnetes Antriebsorgan, d. h. ein Aggregat vorgesehen, mit dem unterstützt durch ein Federmittel das Zugmittel im Betriebszustand des Zugmitteltriebs vorgespannt wi rd.
Hintergrund der Erfindung
Zugmitteltriebe an Brennkraftmaschinen werden bevorzugt zum Antrieb von Aggregaten, wie beispielsweise, Wasserpumpe, Klimakompressor, Generator oder Lenkhilfspumpe vorgesehen. Derartige Zugmitteltriebe, die auch als ein Aggregatetrieb bezeichnet werden, schließen einen als Endlosriemen gestaltetes Zugmittel ein. Als Maßnahme, zur Erzielung einer hohen Lebensdauer des Zugmittels und schlupffreien Antriebs aller Antriebsorgane, ist dem Zugmitteltrieb eine Spannvorrichtung zugeordnet. Bekannte Spannvorrichtungen schließen eine kraftbeaufschlagte Spannrolle ein, die an dem Zugmittel geführt ist. Als Spannvorrichtung bzw. als Spannsystem zur Erzielung einer ausreichende Vorspannung des Zugmittels sind sowohl mechanische als auch hydraulisch wirkende Vorrichtungen bekannt.
Die DE 196 09 420 A1 offenbart eine mechanisch-hydraulisch wirkende Spannvorrichtung. Diese Vorrichtung umfasst ein einen Zylinder bildendes Ge- häuse, zur Aufnahme eines längs verschiebbaren Kolbens. In axialer Verlängerung des Kolbens ist endseitig ein Befestigungsauge vorgesehen, mit dem das Hydraulikelement schwenkbar an einem Spannrollenträger befestigt werden kann. Mit einem weiteren, an dem Gehäuse angeordneten Befestigungsauge ist die Spannvorrichtung schwenkbar mit der Brennkraftmaschine verbunden. Der längsverschiebbar im Zylinder eingesetzte Kolben ist federkraftbeaufschlagt und begrenzt einen Druckraum in dem Zylinder. Eine Druckbeaufschlagung des Zylinders bewirkt eine Kolbenbewegung und damit verbunden einen Volumenaustausch des Hydraulikfluids zwischen dem Druckraum und einem im Gehäuse angeordneten Vorratsraum für das Hydraulikfluid.
Die DE 10057 818 A1 zeigt einen als Zweischeibentrieb ausgebildeten Zugmitteltrieb, der für eine Brennkraftmaschine bestimmt ist. Dabei ist eine mit der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine in Verbindung stehende, das Abtriebsor- gan bildende Riemenscheibe, mit dem Antriebsorgan, ausgebildet als ein riemengetriebener Startergenerator, durch ein Zugmittel verbunden. Das schwenkbar gelagerte, eine separate Spannvorrichtung des Zugmitteltriebs ersetzende Antriebsorgan ist dabei über ein Federmittel abgestützt. Zusammenfassung der Erfindung
Die bekannten Spannvorrichtungen für Zugmitteltriebe beachtend, ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Ausrichtung des schwenkbaren Antriebsorgans gegenüber dem zugehörigen Federmittel und dem Zugmittel zu optimieren.
Diese Problemstellung wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Erfindungsgemäß ist das Federmittel so an dem schwenkbaren, als Spannvorrichtung vorgesehenen Aggregat angelenkt, dass sich sowohl in axialer als auch in radialer Richtung eine definierte Einbaulage des Federmittels gegenüber dem Zugmittel einstellt. Das dem schwenkbaren Aggregat, der Spannvorrichtung zugeordnete Federmittel bildet eine Spannkraft-Wirkungslinie, deren Lage gemäß der Erfindung weitestgehend mit der Riemenkraft-Wirkungslinie überein- stimmt. In axialer Richtung wird damit vorteilhaft ein nachteiliger Versatz zwischen den entgegengesetzten Wirkungslinien des Zugmitteltriebs unterbunden und es stellt sich eine optimale Krafteinleitung in den Zugmitteltrieb ein.
Außerdem schließt die Erfindung eine definierte radiale Befestigung des Federmittels an dem schwenkbaren, als Spannvorrichtung vorgesehenen Aggregat ein. Dieser radiale Befestigungspunkt ist einer Achse zugeordnet, die durch das Schwenklager bzw. Drehlager des schwenkbaren Antriebsorgan verläuft und die weiterhin rechtwinklig zu der Riemenkraft-Wirkungslinie ausgerichtet ist.
Die erfindungsgemäße Lage des sowohl in axialer als auch in radialer Richtung festgelegten Befestigungspunktes für das Federmittel an dem schwenkbaren Antriebsorgan, ermöglicht eine ideale Einbausituation, die sich vorteilhaft auf die Lebensdauer des Zugmittels und des Drehlagers des schwenkbaren Antriebsorgans auswirkt. Vorteilhaft gewährleistet diese Lage des Befestigungspunktes, dass die als Spannkraft des Federmittels definierte Reaktionskraft die Riemenkraft des Zugmittels kompensiert, ohne die Einleitung von nachteiligen Querkräften in das Drehlager des schwenkbaren Antriebsorgans.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche 2 bis 13.
Gemäß der Erfindung sind von dem Idealfall, einer optimalen Einbaulage, so- wohl in axialer Richtung als auch in radialer Richtung Abweichungen zulässig.
Ausgehend von einer definierten Mittellage, in der die Wirkungslinien des Zugmittels und des Federmittels übereinstimmen, ist gemäß der Erfindung eine axiale Abweichung in beiden Richtungen von „s 1, s 2" ≤ 25 mm zulässig.
Erfindungsgemäß ist in axialer Richtung betrachtet, weiterhin ein Differenzmaß „e" zwischen einer ersten Hebelarmlänge „f" und einer zweiten Hebeiarmlänge „g" definiert. Dabei bestimmt die Hebelarmlänge „f" den wirksamen Abstand von der Spannerkraft-Wirkungslinie zu dem Drehlager und die Hebelarmlänge „g" den wirksamen Abstand zwischen dem Drehlager und der Riemenkraft- Wirkungslinie. Gemäß der Erfindung ist für das Differenzmaß „e" ein Bereich von - 20 ≤ e ≤ 30 mm vorgesehen.
Die erfindungsgemäße Anordnung des Federmittels gegenüber dem schwenkbaren Antriebsorgan sieht außerdem vor, dass sich ein möglichst kleiner Winkel „ßi, ß21' zwischen der Spannkraft-Wirkungslinie und der Riemenkraft- Wirkungslinie einstellt. Als Grenzwert für eine Abweichung von einer Lage- Übereinstimmung der Spannkraft-Wirkungslinie mit der Riemenkraft- Wirkungslinie ist erfindungsgemäß ein beiderseitiger Winkelwert „ßi, ß2" von ≤ 45° zulässig.
Außerdem ist erfindungsgemäß ein tolerierbarer Toleranzbereich für den Befe- stigungspunkt des Federmittels an dem schwenkbaren Antriebsorgan vorgesehen, die durch die Achse bestimmt ist, welche rechtwinklig zur Riemenkraft- Wirkungslinie verläuft. Von der idealen rechtwinkligen Anordnung der Achse, ist eine beiderseitige zulässige Abweichung von ≤ 20° zulässig.
Ein weiterer Gesichtspunkt der Erfindung betrifft die Zuordnung des Drehlagers gegenüber dem Zugmittel. Eine optimale Einbaulage sieht eine Lageübereinstimmung zwischen der Riemenkraft-Wirkungslinie und der Drehlagermitte vor. Diese Anordnung vermeidet einen Kantentrag und ermöglicht eine gewünschte gleichmäßige Belastung des Drehlager über die gesamte Breite, das vorzugs- weise zwei axial voneinander getrennte Gleitlager umfasst. Von der idealen, als Mittenlage bezeichneten Lageübereinstimmung zwischen der Riemenkraft- Wirkungslinie und der Drehlagermitte ausgehend, schließt die Erfindung eine beiderseitige Abweichung von ≤ 120 mm ein.
Eine Maßnahme zur Erzielung einer vorteilhaften erfindungsgemäßen Lageübereinstimmung zwischen der Riemenkraft-Wirkungslinie und der Spannkraft- Wirkungslinie schließt die Erfindung ein Federmittel ein, das endseitig über einen gabelförmigen Hebel an zwei axial versetzten Punkten des schwenkba- ren Aggregats befestigt ist, wobei das Zugmittel zwischen den beabstandeten Enden des gabelförmigen Hebels geführt ist. Dazu ist vorteilhaft das schwenkbare Aggregat mit einem zur Stirnseite axial versetzten, d.h. vorstehenden Angusspunkt bzw. Befestigungslasche versehen, an dem der gabelförmige Hebel befestigt ist.
Gemäß der Erfindung bietet es sich an, als schwenkbares, die Funktion der Spannvorrichtung ausübendes Aggregat, einen Startergenerator vorzusehen. Im eingebauten Zustand ist dem Startergenerator ein Federmittel zugeordnet, das vorteilhaft so aufgebaut ist, dass abhängig von dem Betriebsmodus des Startergenerators die Vorspannung des Zugmittels beeinflusst. In dem Startbetrieb hat der Startergenerator die Aufgabe, die Brennkraftmaschine anzutreiben. Unmittelbar nach laufender Brennkraftmaschine stellt sich der Normalbetrieb bzw. Generatorbetrieb des Startergenerators ein, bei dem dieses Aggre- gat von der Brennkraftmaschine angetrieben wird. Vorzugsweise durch eine Variierung der von dem Federmittel ausgelösten, den Startergenerator beaufschlagenden Kraft wird die Vorspannung des Zugmittels beeinflusst.
Dem schwenkbaren Antriebsorgan ist als Federmittel vorzugsweise ein Feder- Dämpfungselement zugeordnet. Dieses Bauteil nimmt einerseits Einfluss auf die Vorspannung des Zugmittels und nimmt weiterhin einen positiven Einfluss auf die Laufruhe des Zugmitteltriebs, wodurch sich ein weitestgehend schwingungsfreier Umlauf des Zugmittels einstellt. Die Feder-Dämpfer-Einheit kompensiert stoßartige, impulsartige Belastungen des Zugmitteltriebs, die durch den Ungleichförmigkeitsgrad der Brennkraftmaschine sowie einer nicht konstant gleichen Leistungsaufnahme des Antriebsorgans oder der Antriebsorgane ausgelöst wird.
Die Feder-Dämpfungseinheit ist bevorzugt einem als schwenkbares Antriebs- organ ausgeführten Startergenerator zugeordnet. Damit kann vorteilhaft abhängig von dem Betriebsmodus des Startergenerators die Vorspannung des Zugmittels variiert werden. Insbesondere im Startbetrieb des Startergenerators ist damit eine höhere Vorspannung des Zugmittels realisierbar, um den Schlupf des Zugmittels zu unterbinden, was sich vorteilhaft auf die Startzeit der Brennkraftmaschine auswirkt.
Als weitere konstruktive Ausgestaltung schließt die Erfindung zur Bildung des Drehlagers eine gabelförmige Aufnahme ein, in die ein mit der Brennkraftmaschine verbundener Hebel eingreift. Dazu ist das Antriebsorgan mit zwei axial voneinander getrennt angeordneten Befestigungslaschen versehen, wobei ein die Laschen verbindender Bolzen gleichzeitig spielbehaftet in eine Bohrung des Hebels eingepasst ist. Dieser Aufbau ermöglicht eine gewünschte Lage- Übereinstimmung zwischen den Wirkungslinien des Federmittels und des Zugmittels sowie der Drehlagermitte.
Zusätzlich oder alternativ zu einem beispielsweise als Feder- Dämpfungselement ausgeführten Federmittel schließt die Erfindung ein im Drehlager des schwenkbaren Antriebsorgans integriertes Dämpfungselement ein. Dazu eignet sich bevorzugt eine Reibungsbuchse, mit der auftretende Schwingungen des Zugmittels wirksam gedämpft werden.
Das dem schwenkbaren Aggregat zugeordnete Drehlager kann weiterhin mit einer Torsionsfeder kombiniert werden. Diese Torsionsfeder kann alternativ oder ergänzend zu dem separate Federmittel eingesetzt werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Ausführungsbeispiele sind in den Zeichnungen dargestellt, die nachfolgen näher beschrieben werden. Es zeigen:
Figur 1 den schematischen Aufbau eines zwei Scheiben umfassenden Zugmitteltriebs;
Figur 2 in einer Seitenansicht ein schwenkbares Antriebsorgan, das gleichzeitig als Spannvorrichtung für den Zugmitteltrieb dient; Figur 3 ein zu Figur 2 axial versetzt angeordnetes Antriebsorgan zur Erzielung einer Lageübereinstimmung zwischen den Wirkungslinien der Riemenkraft und des Federmittels;
Figur 4 das Antriebsorgan gemäß Figur 2, dessen Lagerung so ausgerichtet ist, dass die Lagermitte mit den Wirkungslinien des Federmittels und der Riemenkraft übereinstimmt; Figur 5 eine Vorderansicht des in Figur 2 abgebildeten schwenkbaren Antriebsorgan;
Figur 6 das schwenkbare Antriebsorgan gemäß Figur 5, mit einer Darstellung der Hebelarmlängen ausgehend von dem Drehlager zu der Spannkraft-Wirkungslinie und der Riemenkraft-Wirkungslinie.
Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
Der in Figur 1 abgebildete Zugmitteltrieb 1 umfasst ein als Riemen ausgebildetes Zugmittel 2, das ein Abtriebsorgan 3 mit einem Antriebsorgan 4 verbindet. Die schematische Darstellung soll beispielhaft einen Zugmitteltrieb 1 einer Brennkraftmaschine 5 verdeutlichen, wobei das Abtriebsorgan 3 als eine mit einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine 5 verbundene Riemenscheibe 6 ab- gebildet ist, die über das Zugmittel 2 mit der Riemenscheibe 7 des schwenkbar angeordneten Antriebsorgans 4 verbunden ist, das beispielsweise einen Startergenerator einstellt. Dabei übernimmt der Startergenerator eine Doppelfunktion, d. h. mit dem Aggregat wird einerseits die Brennkraftmaschine 5 gestartet und unmittelbar nach laufender Brennkraftmaschine geht der Startergenerator über in eine Generatorfunktion.
Abhängig von dem Betriebsmodus, dem Startbetrieb oder dem Normalbetrieb des als Startergenerator ausgelegten Antriebsorgans 4 wird ein Drehmoment von dem Startergenerator oder der Brennkraftmaschine 5, d.h. von der Riemenscheibe 6 oder der Riemenscheibe 7 in den Zugmitteltrieb 1 eingeleitet. Damit verbunden stellt sich ein Wechsel des Leertrums und des Zugtrums in dem Zugmittel 2 ein. Das Antriebsorgan 4 ist schwenkbar über ein Drehlager 8 an der Brennkraftmaschine 5 befestigt. Durch die von der Scherpunktachse des Antriebsorgans 4 versetzte Position des Drehlagers 8a,8b stellt sich eine selbsttätige von dem Eigengewicht des Antriebsorgans 4 ausgelöste Ver- schwenkbewegung des Antriebsorgans 4 ein, die das Zugmittel 2 vorspannt. Als unterstützende Maßnahme ist weiterhin ein Federmittel 9 vorgesehen, das über einen Anlenkpunkt 10 mit der Brennkraftmaschine verbunden ist und das weiterhin über den Befestigungspunkt 11a,11b mit dem Antriebsorgan 4 verbunden ist. Als Federmittel 9 ist ein Feder-Dämpfungselement eingesetzt, mit dem einerseits eine im Gegenuhrzeigersinn wirkende, die Vorspannung des Zugmittels 2 erhöhende permanente Kraftkomponente auf das Antriebsorgan 4 ausgeübt wird. Andererseits hat das als Feder-Dämpfungselement ausgeführte Federmittel 9 die Aufgabe, auftretende Schwingungen des Zugmitteltrieb 1 zu dämpfen.
Die Figur 2 zeigt das Antriebsorgan 4 in Verbindung mit dem Federmittel 9 ge- maß einer bekannten, bisherigen Anordnung. Das Antriebsorgan 4, beispielsweise ein Startergenerator, ist in der Einbaulage so angeordnet, dass eine in die Riemenscheibe 7 eingeleitete Riemenkraft des Zugmittels 2 eine Wirkungslinie 12 bildet, die axial versetzt zu einer weiteren Wirkungslinie 13 des Federmittels 9 verläuft. Die Wirkungslinien 12, 13 sind dabei jeweils durch axialen Abstand „s s2" zu einer Mittenlage 29 versetzt. Die dem Federmittel 9 zugeordnete Spannkraft-Wirkungslinie 13 bezeichnende wird von der Einbaulage des Federmittels 9 bestimmt. Die Spannkraft des Federmittels wird über den Befestigungspunkt 11a in das Gehäuse des Antriebsorgans 4 eingeleitet wird. Das Federmittel 9 ist jeweils gelenkig über den Anlenkpunkt 10 und den Befe- stigungspunkt 11a mit den zugehörigen Bauteilen verbunden. Der Anlenkpunkt 10 ist mittelbar über einen Trägers 14 an der Brennkraftmaschine 5 befestigt. Im Befestigungspunkt 11a ist das Federmittel 9 an einer Befestigungsöse 15 des Antriebsorgans 4 befestigt. Das Drehlager 8a wird gebildet durch einen vorzugsweise einstückig mit der Brennkraftmaschine 5 verbundenen Hebel 16, dessen Bohrung 17 zur Aufnahme eines Bolzens 18 bestimmt ist, der beidseitig in unmittelbar mit dem Gehäuse des Antriebsorgans 4 verbundenen Befestigungsösen 19a, 19b eingepasst ist. In einem radial außen von der Bohrung 17 und radial innen von dem Bolzen 18 begrenzten kreisringförmigen Ringraum ist ein Gleitlager 20 eingesetzt, um eine verschleißfreie Schwenkbewegung des Antriebsorgans 4 gegenüber der Brennkraftmaschine 5 zu ermöglichen.
Das Antriebsorgan 4 gemäß Figur 3 weist gemeinsam mit dem Federmittel 9 einen im Vergleich zu Figur 3 axial versetzten Befestigungspunkt 11b auf. Dazu ist die Befestigungsöse 21 des Antriebsorgans 3 axial in Richtung der Riemenscheibe 7 versetzt. Im Einbauzustand stellt sich dabei eine Lageüberein- Stimmung zwischen der Wirkungslinie 13 des Federmittels 9 und der Wirkungslinie 12 der Riemenkraft des Zugmittels 2 ein. Das Drehlager 8a ist versehen mit einer Dämpfungseinrichtung 30, ausgeführt als eine Reibungsbuchse, die vorgesehen ist zur Dämpfung von Schwingungen des Zugmitteltriebs 1.
Außerdem ist dem Drehlager 8a eine Torsionsfeder 31 zugeordnet, die alternativ oder das Federmittel 9 unterstützend, eine ausreichende Vorspannung des Zugmittels 2 sicherstellt.
Gemäß Figur 4 ist das Antriebsorgan 4 über das Drehlager 8b schwenkbar an dem ortsfest angeordneten Hebel 22 befestigt, welcher mit der Brennkraftmaschine 5 in Verbindung steht. Das Drehlager 8b ist gegenüber dem Drehlager 8a in den Figuren 2 und 3 axial soweit versetzt, dass die Mitte des Drehlagers 8b mit den übereinstimmend ausgerichteten Wirkungslinien 12, 13 der Riemenkraft des Zugmittels 2 und des Federmittels 9 fluchtet. Dazu ist das An- triebsorgan 4 mit einer gabelförmig gestalteten Aufnahme 23 versehen, die axial versetzte Befestigungslaschen 24a, 24b einschließt. In der Einbaulage sind die Befestigungslaschen 24a, 24b durch einen Bolzen 25 verbunden, welcher in spielbehaftet in eine Bohrung 26 des Hebels 22 eingesetzt ist. Die La- geposition des Drehlagers 8b in Verbindung mit der Lageübereinstimmung der Wirkungslinien 12, 13 stellt einen Idealfall dar, der einerseits sich positiv auf die Lebensdauer des Zugmittels 2 auswirkt und andererseits eine ideale Krafteinleitung bzw. Kraftbeaufschlagung des Gleitlagers 27 bewirkt, das in dem Drehlager 8b in einem radial von der Bohrung 26 und dem Bolzen 25 begrenzten Einbauraum eingesetzt ist.
Die Figur 5 zeigt eine bevorzugte Lage des Befestigungspunktes 11a, 11b an dem Antriebsorgan 4 gegenüber dem Drehlager 8a, 8b. Dazu ist der Befesti- gungspunkt 11a, 11b einer Achse 28 zugeordnet, welche einerseits durch das Drehlager 8a, 8b geführt ist und weiterhin rechtwinklig zu der Wirkungslinie 12 der Riemenkraft des Zugmittels 2 ausgerichtet ist. Von dieser idealen Einbaulage des Befestigungspunktes 11a, 11 b ausgehend ist in beiden Richtungen ein Toleranzbereich, eine radiale Abweichung „αi, α2" von ≤ 20° zulässig. Strichpunktierte Linien in Figur 5 verdeutlichen den zulässigen Grenzbereich.
Gemäß Figur 6 bezieht sich die Erfindung ergänzend zu einer in Figur 3 dargestellten idealen axialen Übereinstimmung der Wirkungslinien 12, 13 außerdem auf eine möglichst radiale Übereinstimmung dieser Wirkungslinien 12,13. Dazu fluchtet im Einbauzustand sowohl der Befestigungspunkt 11a, 11b als auch der Anlenkpunkt 10 mit der Wirkungslinie 12 der Riemenkraft. Als Optimum ist eine Lageübereinstimmung der Wirkungslinien 12, 13 angestrebt. Von dieser idealen Einbaulage sind in beiden Richtungen tolerierbare, durch die Winkel „ßi, ß2" gekennzeichnete Grenzbereiche in einem Bereich ≤ 45° zulässig. Die strichpunktierten Linien in Figur 6 verdeutlichen die Grenzbereiche.
Die Figur 6 zeigt weiterhin Hebellängen „g" und „f" die sich einerseits zwischen der Wirkungslinie 12 der Riemenkraft und dem Drehlager 8a, 8b und andererseits zwischen der Wirkungslinie 13 des Federmittels 9 und dem Drehlager 8a, 8b einstellen. Im Einbauzustand ist eine Übereinstimmung der Hebellängen „g", „f" anzustreben, d.h. wodurch sich keine Differenz der Hebelarmlängen ein- stelltz. Für die Auslegung der Hebellängen „g" und „f" ist erfindungsgemäß ein Hebelverhältnis e = f - g von - 20 < e ≤ 30 mm vorgesehen. Zugmitteltrieb 26 Bohrung Zugmittel 27 Gleitlager Abtriebsorgan 28 Achse Antriebsorgan 29 Mittenlage Brennkraftmaschine 30 Dämpfungselement Riemenscheibe 31 Torsionsfeder Riemenscheibea Drehlagerb Drehlager Federmittel0 Anlenkpunkt1a Befestigungspunkt1b Befestigungspunkt2 Wirkungslinie (Riemenkraft)3 Wirkungslinie (Fedemittel)4 Träger5 Befestigungsöse6 Hebel7 Bohrung8 Bolzen9a Befestigungsöse9b Befestigungsöse0 Gleitlager1 Befestigungsöse2 Hebel3 Aufnahme4a Befestigungslasche4b Befestigungslasche5 Bolzen

Claims

Patentansprüche
1. Zugmitteltrieb zum Antrieb von Aggregaten einer Brennkraftmaschine (5), bei dem ein Zugmittel (2), insbesondere ein Riemen, Riemenscheiben (6, 7) bzw. Laufscheiben eines Abtriebsorgans (3) sowie zumindest eines Antriebsorgans (4) verbindet, wobei das schwenkbar angeordnete Antriebsorgan (4), unterstützt durch ein Federmittel (9), gleichzeitig die Funktion einer Spannvorrichtung für den Zugmitteltrieb (1) übernimmt, wobei in einem Einbauzustand eine Kraft des Zugmittels (2) einer Spannkraft des Federmittels (9) entgegensteht dadurch gekennzeichnet, dass für das Federmittel (9) an dem schwenkbaren Antriebsorgan (4), ein Befestigungspunkt (11a, 11b) vorgesehen ist, wodurch in der Einbaulage, - sich in axialer Richtung zwischen einer Wirkungslinie (12) des Zugmittels (2) und einer Wirkungslinie (13) des Federmittels (9) eine wei- testgehende Lageübereinstimmung einstellt; - der Befestigungspunkt (11a, 11 b) des Federmittels (9) in radialer Richtung an einer Achse (28) erfolgt, die durch ein Drehiager (8a, 8b) des Antriebsorgans (4) verläuft und andererseits rechtwinkelig zu der Wirkungslinie (12) des Zugmittels (2) ausgerichtet ist.
2. Zugmitteltrieb nach Anspruch 1 , wobei in axialer Richtung von einer definierten Mittellage (29) der Wirkungslinie (12) des Zugmittels (2) und der Wirkungslinie (13) des Federmittels (9) ausgehend, eine beiderseitige zulässige Abweichung „Sι, s2" ≤ 25 mm zulässig ist.
3. Zugmitteltrieb nach Anspruch 1 , bei dem in axialer Richtung sich ein Differenzmaß „e" in einem Bereich von -20 ≤ „e" ≤ 30 mm zwischen Hebelarmlängen „f" und „g" einstellt, wobei die Hebelarmlänge „f" einen wirksamen Abstand zwischen dem Drehlager (8a, 8b) und der Wirkungslinie (12) des Federmittels (9) und die Hebelarmlänge „g" einen wirksamen Abstand zwi- sehen dem Drehlager (8a, 8b) und der Wirkungslinie (13) des Zugmittels (2) definiert.
4. Zugmitteltrieb nach Anspruch 1 , wobei von einer Lageübereinstimmung der Wirkungslinie (12) des Zugmittels (2) und der Wirkungslinie (13) des Federmittels (9) in radialer Richtung eine beiderseitige Winkelabweichung „ßt, ß2" von < 45° zulässig ist.
5. Zugmitteltrieb nach Anspruch 1 , wobei für den Befestigungspunkt (11a, 11b) des Federmittels (9) an dem schwenkbaren Antriebsorgan (4) in der Einbaulage in radialer Richtung eine Abweichung von „αi , α2" von < 20° zu der Achse (28) zulässig ist.
6. Zugmitteltrieb nach Anspruch 1 , wobei in einer Einbaulage des Antriebsorgans (4) eine Mitte des Drehlagers (8b) sowohl mit der Wirkungslinie (12) des Zugmittels (2) als auch mit der Wirkungslinie (13) des Federmittels (9) übereinstimmt.
7. Zugmitteltrieb nach Anspruch 6, wobei eine Mittenlage des Drehlagers (8b) von einer Lageübereinstimmung der Wirkungslinien (12, 13) in beiden Richtungen von ≤ 120 mm zulässig ist.
8. Zugmitteltrieb nach Anspruch 1, wobei das Federmittel (9) mit einem gabelförmig gestalteten Bauteil an dem Antriebsorgan (4) angeordnet ist.
9. Zugmitteltrieb nach Anspruch 1 , dem als schwenkbares Antriebsorgan (4) ein Startergenerator vorgesehen ist.
10. Zugmitteltrieb nach Anspruch 1 , wobei als Federmittel (9) ein Feder- Dämpfungselement eingesetzt ist.
11. Zugmitteltrieb nach Anspruch 1, bei dem zur Bildung des Drehlagers (8b) das Antriebsorgan (4) eine gabelförmig ausgebildete Aufnahme (23) bildet, bestehend aus zwei axial voneinander getrennt angeordneten Befestigungslaschen (24a, 24b), in die ein mit der Brennkraftmaschine (5) verbundener Hebel (22) eingreift, wobei ein Bolzen (25) den Hebel (22) an den Befestigungslaschen (24a, 24b) sichert.
12. Zugmitteltrieb nach Anspruch 1, bei dem im Drehlager (8a) ein Dämpfungselement (30) integriert ist.
13. Zugmitteltrieb nach Anspruch 1 , wobei dem Drehlager (8a) eine Torsionsfe der (31) zugeordnet ist, die alternativ oder ergänzend zu dem Federmittel (9) in das Drehlager (8a) eingebracht ist.
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