Spannsystem für einen Zugmitteltrieb
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Zugmitteltrieb einer Brenn¬ kraftmaschine, der zumindest ein antreibendes Rad sowie zumindest ein ange- triebenes Rad umfasst, die über ein Zugmittel verbunden sind. Ein dem Zugmit¬ teltrieb zugeordnetes Spannsystem ist an zumindest zwei voneinander ge¬ trennten Stellen an dem Zugmittel abgestützt.
Hintergrund der Erfindung
Zugmitteltriebe dieser zuvor genannten Bauart werden für Brennkraftmaschi¬ nen zum Antrieb einer oder mehrerer Nockenwellen eingesetzt oder zum An¬ trieb von Aggregaten, wie beispielsweise Generator, Lenkhilfspumpe, Ventila¬ tor oder Klimakompressor. Für die Nockenwelle ist ein Synchronantrieb erfor- derlich, der eine Phasentreue, eine übereinstimmende Drehzahl zwischen der Kurbelwelle und der Nockenwelle der Brennkraftmaschine sicherstellt. Dazu ist insbesondere ein Kettentrieb oder ein Zahnriementrieb vorgesehen. Zur Erzie¬ lung einer ausreichenden Vorspannung des Zugmittels ist es bekannt, Spann¬ systeme einzusetzen, bei denen über elastische Mittel, beispielsweise mittels einer Federkraft, eine Führungsschiene kraftschlüssig an dem Zugmittel abge¬ stützt ist.
Aus der JP 2001 317 600 A ist ein Spannsystem mit zwei einstückig miteinan¬ der verbundenen Spannarmen bekannt. Die um eine gemeinsame Drehachse schwenkbaren Spannarme sind und über Führungsflächen an zwei getrennten Abschnitten des Zugmittels kraftschlüssig abgestützt. Übereinstimmend greifen beide Führungsarme des Spannsystems außenseitig auf das Zugmittel, wo-
durch sich ein relativ großer erforderlicher Bauraum für das Spannsystem ein¬ stellt.
Die DE 26 55 102 A1 offenbart ein weiteres Spannsystem für einen Zugmittel- trieb, der an zwei voneinander getrennten Stellen auf das Zugmittel einwirkt. Ein erster drehbar angeordneter Spannarm ist endseitig mit einer Laufrolle versehen, die kraftschlüssig auf das Zugmittel einwirkt. An dem von der Spann¬ rolle abgewandten Ende ist der Spannarm weiterhin mit einer Führungsschiene verbunden, die ebenfalls drehbar gelagert, an einem weiteren Trumabschnitt des Zugmitteltriebs abgestützt ist. Nachteilig umfasst dieses bekannte Spann¬ systeme einen großen Bauteileumfang sowie einen großen Platzbedarf auf¬ grund der zumindest teilweise außenseitig an dem Zugmitteltrieb abgestützten Führungsschiene.
Zusammenfassung der Erfindung
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, für einen Zugmitteltrieb ein Spann¬ system zu schaffen, mit dem eine wirksame Vorspannung des Zugmittels reali¬ sierbar ist, bei gleichzeitig optimaler Phasentreue zwischen dem antreibenden Rad und allen angetriebenen Rädern des Zugmitteltriebs.
Zur Lösung dieser Problemstellung ist gemäß der Erfindung ein Spannsystem vorgesehen, das ein separat positioniertes Spannelement und Stellelement einschließt, die im eingebauten Zustand getrennten Trums des Zugmitteltriebs zugeordnet sind. Die Gestaltung des erfindungsgemäßen Spannsystems ist dabei so ausgeführt, dass alle Bauteile des Spannsystems innerhalb des Zug¬ mitteltriebs angeordnet sind und dazu das Spannelement wie auch das Stell¬ element vorzugsweise jeweils innenseitig an dem Zugmittel abgestützt sind. Die Erfindung beschränkt sich dabei nicht auf eine generell der Innenseite des Zugmittels zugeordnete Spannelement-Komponenten. Die Erfindung ist auch auf einen Zugmitteltrieb übertragbar, deren Spannsystem beispielsweise eine an der Innenseite des Zugmittels abgestützte Spannschiene sowie ein außen¬ seitig des Zugmittels geführtes Spannelement einschließt. Vorteilhaft sieht die
Erfindung vor, dass im Betriebszustand das Spannelement und das Stellele¬ ment gleichzeitig verstellt werden. Das Spannsystem gemäß der Erfindung umfasst ein Spannelement und ein Stellelement, die übereinstimmend jeweils eine um eine Drehachse schwenkbare oder linear verschiebbare Spannschiene oder Führungsschiene einschließen.
Vorteilhafterweise ermöglicht die Erfindung einen wirksamen Ausgleich von Längenänderungen des Zugmittels, die beispielsweise durch Verschleiß oder durch Temperatureinfluss entstehen. Da außerdem durch das erfindungsge- mäße Spannsystem gleichzeitig ein Leertrum und ein Zugtrum des Zugmittels vorgespannt werden, entsteht keine nachteilige Relativerdrehung zwischen dem angetriebenen Rad und dem antreibenden Rad des Zugmitteltriebs. Durch die Erfindung wird ein nachteiliger Einfluss einer Längenänderung des Zugmit¬ tels auf die Phasenlage der Wellen verhindert. Folglich stellt sich durch die Erfindung bei Synchrontrieben kein die Funktion der Brennkraftmaschine nachteilig beeinflussender Phasenfehler ein.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der ab¬ hängigen Ansprüche 2 bis 12.
Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass im Betriebszu¬ stand eine Verstellung des Stellelementes von einer Verstellung des Spann¬ elementes abgeleitet wird. Damit ist sichergestellt, dass stets eine unmittelbare Übertragung einer Verstellung des Spannelementes eine korrespondierende Verstellung des Stellelementes auslöst. Die sich damit einstellende synchrone Verstellung ermöglicht ein optimal vorgespanntes Zugmittel eines Synchron¬ triebes, der beispielsweise zum Antrieb einer oder mehrerer Nockenwellen der Brennkraftmaschine vorgesehen ist.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung des Zugmitteltriebs sieht vor, dass sowohl das Spannelement als auch das Stellelement als Spannschiene oder Führungs¬ schiene ausgebildet sind, die an einem ersten Ende mit einer ortsfesten Dreh¬ achse ein Schwenklager bilden. Ein zur Verstellung vorgesehenes Kraftmittel
ist mit dem Spannelement an der von der Drehachse gegenüberliegenden En¬ de verbunden. Dabei sind die Bauteile, das Spannelement und das Stellele¬ ment so gegenüber dem Zugmittel positioniert, dass von den jeweiligen Schwenklagern ausgehend, sich die Spannschiene oder die Führungsschiene nach außen verstellt bzw. verschwenkt und dabei innenseitig an dem Zugmittel abgestützt ist. Bei einem zwei Räder umfassenden Zugmitteltrieb stellt sich dadurch eine Anordnung des Spannelementes und des Stellelementes ein, deren Drehachsen nahezu diagonal gegenüberliegend angeordnet sind.
Die Erfindung sieht weiterhin vor, dass mit nur einem das Spannelement be¬ aufschlagenden Kraftmittel gleichzeitig das Stellelement verstellbar ist. Durch eine entsprechende Gestaltung des Spannelementes ist dessen Verstellung mittelbar oder unmittelbar auf das Stellelement übertragbar, wodurch dieses ebenfalls in eine das Zugmittel vorspannende Position verstellt wird. Das Stell- element sowie das Spannelement des erfindungsgemäßen Spannsystems sind im Betriebszustand an getrennten Trums innenseitig des Zugmittels abgestützt.
Zur gemeinsamen Verstellung eignet sich vorteilhaft eine mechanische Kopp¬ lung zwischen dem Spannelement und dem Stellelement des erfindungsgemä- ßen Spannsystems. Eine mechanische Kopplung kann beispielsweise mittels einer dem Spannelement zugeordneten Kurvenscheibe oder Kurvenbahn erfol¬ gen, an der sich in der Einbaulage ein Führungsnocken des Stellelementes kraftschlüssig abstützt. Die Kontur der Kurvenbahn und des Führungsnockens des Stellelementes sind dabei geometrisch so gestaltet, dass sich eine syn- chrone Verstellung zwischen dem Spannelement und dem Stellelement ein¬ stellt.
Eine vorteilhafte formschlüssige Verbindung zwischen der Kurvenscheibe oder der Kurvenbahn und dem Führungsnockens ist mittels einer Verzahnung er- zielbar, die sich über den gesamten Verstellbereich im Kontaktbereich dieser Bauteile erstreckt.
Als weitere Alternativen zur Erzielung einer mechanischen Kopplung zwischen dem Spannelement und dem Stellelement schließt die Erfindung separate Koppelstangen und/oder Kniehebel ein, die im Betriebszustand ebenfalls eine direkte und übereinstimmende Verstellung zwischen dem Spannelement und dem Stellelement ermöglichen. Über Gelenkpunkte ist dabei die Koppelstange an dem Spannelement und dem Stellelement angelenkt.
Als Kraftmittel für das Spannelement bietet es sich an, einen hydraulischen Stellzylinder vorzusehen. Alternativ eignet sich als Kraftmittel ebenfalls eine vorgespannte Feder, die im Einbauzustand stets eine kraftschlüssige Anlage des Spannelementes innenseitig an dem Zugmittel bewirkt. Als weitere Alterna¬ tive eignet sich ein Kraftmittel, das von einer elektrischen Energie oder einem Hydraulikdruck beaufschlagt wird oder von dem Druck einer Druckumlauf¬ schmierung der Brennkraftmaschine beaufschlagt ist.
Für einen Zugmitteltrieb, deren Aufbau keine unmittelbare mechanische Kopp¬ lung zwischen dem Spannelement und dem Stellelement ermöglicht, schließt die Erfindung ein von einem separaten Kraftmittel beaufschlagtes Stellelement ein. Da weitere Kraftmittel kann dabei beispielsweise über ein Stellglied von dem Kraftmittel des Spannelementes elektrisch angesteuert bzw. beaufschlagt werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
In drei Figuren sind drei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigen:
Figur 1 einen Zugmitteltrieb, bei dem das Spannsystem ein Spannelement sowie ein Stellelement umfasst, die über ei¬ ne mechanische Kopplung verbunden sind;
Figur 2 ein alternativ gestaltetes Spannsystem, bei dem das Spannelement und das Stellelement über eine Koppelstan¬ ge verbunden sind;
Figur 3 ein Spannsystem, dessen erstes dem Spannelement zu¬ geordnetes Kraftmittel ein weiteres Kraftmittel ansteuert, über das das Stellelement verstellbar ist.
Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
Die Figur 1 zeigt einen Zugmitteltrieb 1 , bei dem ein Zugmittel 2 ein antreiben¬ des Rad 3 mit einem angetriebenen Rad 4 verbindet. Zur Erzielung eines aus¬ reichend vorgespannten Zugmittels 2 ist ein Spannsystem 5a vorgesehen. Die- ses innerhalb des Zugmitteltriebs 1 angeordnete Spannsystem 5a, d. h. alle Komponenten des Spannsystems 5a werden von dem Zugmittel 2 umschlos¬ sen, umfasst ein Spannelement 6a sowie ein Stellelement 7a. Die überein¬ stimmend eine Führungsschiene einschließenden Bauteile, das Spannelement 6a sowie das Stellelement 7a sind um eine getrennt zueinander angeordnete Drehachsen 8, 9 schwenkbar, die innerhalb des Zugmitteltriebs 1 , weitestge- hend diagonal zueinander positioniert sind.
An dem im Uhrzeigersinn umlaufenden Zugmitteltrieb 1 ist das eine Führungs¬ schiene 10a bildende Spannelement 6a innenseitig an dem Leertrum des Zug- mittels 2 abgestützt. Das Stellelement 7a des Spannsystems 5a ist mit einer Führungsschiene 11a innenseitig im Bereich des Zugtrums des Zugmittel 2 zugeordnet. Ein dem Spannelement 6a zugeordnetes Kraftmittel 12, beispiels¬ weise eine vorgespannte Feder oder ein vom Druck der Brennkraftmaschine beaufschlagter Hydraulikzylinder übt eine in Pfeilrichtung wirkende Kraft auf die Führungsschiene 10a aus, wodurch sich diese um die Drehachse 8 im Ge¬ genuhrzeigersinn verschwenkt und dabei das Zugmittel 2 vorspannt. Synchron zu der Schwenkbewegung der Führungsschiene 10a wird die um die Drehach¬ se 9 schwenkbare Führungsschiene 11a verschwenkt. Dies erfolgt durch eine
mechanische Kopplung beider Führungsschienen 10a, 11 a, über einen Füh¬ rungsnocken 13, der sich kraftschlüssig an einer Kurvenbahn 14 der Füh¬ rungsschiene 10a abstützt. Die Kurvenbahn 14 in Verbindung mit dem Füh¬ rungsnocken 13 ermöglicht eine entgegengesetzte Spreizbewegung beider Führungsschienen 10a, 11a, sobald das Kraftmittel 2 eine in Pfeilrichtung aus¬ übende Kraft auf das Spannelement 6a ausübt.
In den weiteren Ausführungsbeispielen (Figur 2 und Figur 3) eines erfindungs¬ gemäßen Spannsystems 5b, 5c sind die mit dem ersten Ausführungsbeispiel übereinstimmenden Bauteile mit gleichen Bezugsziffern, jedoch teilweise ge¬ änderte Indizes versehen, so dass bezüglich deren Beschreibung auf die Aus¬ führung des ersten Ausführungsbeispiels verwiesen werden kann.
Das Spannsystem 5b gemäß Figur 2 umfasst ein Spannelement 6b, das über die Drehachse 8 hinaus verlängert ist und an dem endseitig in einem Gelenk¬ punkt 16 eine Koppelstange 15 befestigt ist. Über einen weiteren Gelenkpunkt 17 ist die Koppelstange 15 mit der Führungsschiene 11b des Stelleelementes 7b verbunden. Durch die Koppelstange 15 wird eine von dem Kraftmittel 12 ausgeübte, das Spannelement 6b im Gegenuhrzeigersinn verschwenkende Bewegung unmittelbar auf das Stellelement 7b übertragen.
Das Ausführungsbeispiel gemäß Figur 3 zeigt das Spannsystem 5c, das ein Spannelement 6c sowie ein Stellelement 7c einschließt, die jeweils um eine Drehachse 8, 9 schwenkbar sind. Zur Verstellung der Führungsschienen 10c, 11c des Spannelements 6c sowie des Stellelements 7c sind zwei getrennte Kraftmittel 12, 18 vorgesehen. Bei einer Verstellung des Spannsystems 5c wird zunächst das Kraftmittel 12 angesteuert, wobei mittels einer Verbindung 19, insbesondere einem elektrischen Stellglied, oder einer Hydraulikleitung das Ansteuersignal von dem Kraftmittel 12 unmittelbar auf das Kraftmittel 18 über- tragen, zur Verstellung des Stellelementes 7c. Damit stellt sich ebenfalls eine synchrone Verstellung des gesamten Spannsystems 5c ein.
Bezugszahlen
1 Zugmitteltrieb
2 Zugmittel
3 antreibendes Rad
4 angetriebenes Rad
5a Spannsystem
5b Spannsystem
5c Spannsystem
6a Spannelement
6b Spannelement
6c Spannelement
7a Stellelement
7b Stellelement
7c Stellelement
8 Drehachse
9 Drehachse
10a Führungsschiene
10b Führungsschiene
10c Führungsschiene
11a Führungsschiene
11 b Führungsschiene
11c Führungsschiene
12 Kraftmittel
13 Führungsnocken
14 Kurven bahn
15 Koppelstange
16 Gelenkpunkt
17 Gelenkpunkt
18 Kraftmittel
19 Verbindung