DE3814525A1 - Spannsystem - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Spannsystem für eine Antriebsanordnung einer Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Herkömmliche Brennkraftmaschinen, beispielsweise von Personenkraftfahrzeugen, weisen zum Antrieb der zur Steuerung der Brennkraftmaschine dienenden Nocken­ wellen häufig einen Zahnriementrieb sowie zum Antrieb der sogenannten Nebentriebe, wie zum Beispiel der Lichtmaschine, der Kühlwasserpumpe, eines Ladekompressors und dgl., einen weiteren, beispielsweise aus einem Keilrippenriemen (Poly-V-Riemen) bestehenden Riementrieb auf.

Zur Erreichung der gewünschten Lebensdauer dieser Riementriebe ist es erforder­ lich, die Riemen mit einer möglichst über die gesamte Betriebszeit konstant bleiben­ den Vorspannung zu versehen. Dazu ist es bekannt, den Keilriemen für die Neben­ triebe mit einer mittels einer Feder arbeitenden, automatisch wirkenden Spannvorrich­ tung auszustatten, wobei die Feder beispielsweise auf einen eine Spannrolle tragenden Schwenkhebel einwirkt und diesen im Sinne der Vorspannung des Keilriemens belastet. Dabei ist es auch bekannt, die Spannvorrichtung mit einer hydraulisch wirkenden Dämpfungsvorrichtung nach Art eines Stoßdämpfers zu versehen. Auf die gleiche Weise kann aber auch der Zahnriemen des Nockenwellenantriebs gespannt werden.

Daneben ist es heute üblich, den Zahnriemen des Nockenwellenantriebs mittels einer auf einem Exzenterbund gelagerten Spannrolle im Zuge der Wartungsarbeiten an der Brennkraftmaschine bei Bedarf von Hand nachzuspannen.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht nun darin, den Wartungsaufwand für die Aufrechterhaltung einer konstanten Spannung der Riementriebe zu verringern bzw. den für eine automatische Nachspannung erforderlichen Bauaufwand zu reduzie­ ren.

Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich gemäß dem Kennzeichen des Patentanspruchs 1. Erfindungsgemäß werden also die den beiden Trieben zugeordneten Spannvorrich­ tungen miteinander verbunden, wobei die in dem ersten Riementrieb lastabhängig entstehenden Trumkräften als Stellkräfte zur Nachspannung des zweiten Riementriebes ausgenutzt werden.

Zweckmäßigerweise kann dabei die erste Spannvorrichtung ein mit einem Ende über einen Schwenkhebel an der Spannrolle des ersten Triebes, vorzugsweise des Riementriebes für die Nebenantriebe, angreifendes Feder-Dämpfer-Element aufweisen, das mit seinem anderen Ende an einem Betätigungshebel angreift, der mit einem die Spannrolle des zweiten Triebes, vorzugsweise des Zahnriementriebes für die Nockenwelle, la­ gernden Exzenterbund verbunden ist. Um ein Nachlassen der Spannung des Zahnriemen­ triebes zu vermeiden, soll der zweiten Spannvorrichtung eine Rückstellsperre zugeord­ net sein. Schließlich ist es vorteilhaft, den Exzenterbund der zweiten Spannvorrich­ tung elastisch nachgiebig zu lagern, um so den Unterschied der im Zahnriementrieb auftretenden Trumkräfte bei kaltem und warmem Motor auszugleichen.

Während die automatische Einstellung der Riemenspannung des ersten Riementriebes ohnehin durch das Feder-Dämpfer-Element gegeben ist, erfolgt erfindungsgemäß auch die Einstellung der Riemenspannung des zweiten Riementriebs, vorzugsweise also des Zahnriementriebs, beim Durchfahren eines höheren Lastzustandes der Brenn­ kraftmaschine vollautomatisch, so daß beide Riementriebe wartungsfrei arbeiten können. Beim Ausfall des ersten Riementriebes, beispielsweise beim Reißen des Keil­ rippenriemen, ist der Weiterlauf der Brennkraftmaschine wegen der Rückstellarretierung der Zahnriemen-Exzenterspannrolle gewährleistet.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, das im folgenden näher erläutert wird. Die Zeichnung zeigt in

Fig. 1 in einer Seitenansicht die beiden miteinander verbundenen Spannvor­ richtungen für den ersten und den zweiten Riementrieb und

Fig. 2 einen Schnitt durch das Spannsystem gemäß den Schnittlinien II-II nach Fig. 1.

Wie aus der Zeichnung ersichtlich ist, besteht das Spannsystem gemäß der Erfindung aus einer ersten Spannvorrichtung 1 zum selbsttätigen Nachspannen eines ersten Riementriebes, dessen beispielsweise durch einen Keilrippenriemen (Poly-V-Riemen) bestehender Keilriemen mit 4 bezeichnet ist, sowie aus einer zweiten Spannvorrich­ tung 2 für einen mit 17 bezeichneten Zahnriemen. Die erste Spannvorrichtung 1 für den zum Antrieb der Nebentriebe einer Brennkraftmaschine, wie zum Beispiel der Lichtmaschine, der Kühlwasserpumpe, eines Ladekompressors oder dgl., vorge­ sehenen Riementrieb weist eine an einem Hebelarm 8 eines zweiarmigen Schwenkhebels 5 gehaltene Spannrolle 3 auf, die unmittelbar an dem Keilriemen 4 angreift. Der Schwenkhebel 5 ist dazu, wie insbesondere aus der Fig. 2 hervorgeht, schwenkbar an einer Stirnseite des Gehäuses 30 der Brennkraftmaschine gehalten, indem er bei­ spielsweise unter Verwendung eines Lagers 25 auf einer mittels einer Verschraubung 6 an einer Zwischenwelle befestigten Antriebsbuchse 24 eines Zwischenrades 31 des Zahnriementriebes gelagert ist. Selbstverständlich kann die Lagerung des Schwenk­ hebels 5 an dem stirnseitigen Brennkraftmaschinen-Gehäuse auch auf andere Weise erfolgen. Die Halterung der Spannrolle 3 an dem Schwenkhebel 5 erfolgt, wie ebenfalls aus der Fig. 2 ersichtlich ist, dadurch, daß ein mittels einer Schraube 7 am Hebelarm 8 festgelegter Tragring 21 vorgesehen ist, auf dem eine Nabe 23 der Spannrolle 3 unter Zwischenschaltung eines Lagers 22 gehalten ist. Am freien Ende des zweiten Hebelarms 9 des Schwenkhebels 5 ist ein Ende eines insgesamt mit 11 bezeichneten Feder-Dämpfer-Elementes befestigt. Dazu greift eine Schraube 10 durch eine Durch­ gangsbohrung eines Halteauges 27 des Feder-Dämpfer-Elementes und ist in einem Gewinde 26 am Ende des Hebelarms 9 befestigt.

Das Feder-Dämpfer-Element 11 ist nach Art eines mit einer Feder ausgestatteten Stoßdämpfers ausgebildet und weist neben dem Befestigungsauge 27, an dem der Hebelarm 9 des Schwenkhebels 5 angelenkt ist, an seinem anderen Ende ein zweites Befestigungsauge 28 auf, an dem ein Betätigungshebel 13 für die zweite Spannvorrich­ tung 2 angelenkt ist. Auch hierbei wird eine Schraube 12 verwendet, die durch eine Durchgangsbohrung des Befestigungsauges 28 greift und in einem Gewinde 29 des Betätigungshebels 13 festgelegt ist.

Der Betätigungshebel 13 ist seinerseits mit einem Exzenterbund 14 starr verbunden, der auf einem an der Stirnseite des Gehäuses 30 der Brennkraftmaschine mittels einer Befestigungsschraube 15 befestigten Lagerbuchse 15 a gelagert ist. Auf dem Exzenterbund 14 ist dann mittels eines Lagers 19 eine Spannrolle 16 drehbar gelagert, die beispielsweise an der Rückseite des Zahnriemens 17 zwecks Nachspannung des­ selben angreift. Um zu verhindern, daß eine einmal eingestellte Spannung des Zahnriemens 17 im weiteren Verlauf des Betriebes wieder verlorengeht, soll eine Rückstellsperre vorgesehen sein, die beispielsweise durch eine in Spannrichtung freige­ hende, dagegen in Rückstellrichtung sperrende Vorrichtung an dem Exzenterbund gebildet ist. So kann beispielsweise zwischen dem Exzenterbund 14 und der Lager­ buchse 15 a ein mit 18 bezeichneter Freilauf vorgesehen sein oder es wird an dem Exzenterbund eine ebenfalls bekannte Ratschensperre angebracht.

Nachstehend soll nun die Funktion und Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Spann­ systems näher beschrieben werden. Zunächst wird der für den Antrieb der Nebentriebe vorgesehene Keilriemen 4 durch die in dem Feder-Dämpfer-Element 11 vorgesehene Feder gespannt. Dabei wirkt das Feder-Dämpfer-Element 11 auf das freie Ende des Hebelarms 9 des Schwenkhebels 5 und verschwenkt diesen bei der in der Fig. 1 gezeigten Darstellung im Uhrzeigersinn, wodurch über die an dem Schwenkhebel 5 gelagerte Schwenkrolle 3 eine Vorspannung auf den Keilriemen 4 aufgebracht wird. Gleichzeitig wirkt das Feder-Dämpfer-Element 11 über den Betätigungshebel 13 auf den Exzenterbund 14 der zweiten Spannvorrichtung 2 und versucht auch diesen im Sinne einer Erhöhung der Vorspannung des Zahnriemens 17 zu verstellen. Eine Nachspannung des Zahnriemens 17 über die auf dem Exzenterbund 14 gelagerte Spann­ rolle 16 erfolgt dabei insbesondere während des Betriebs der Brennkraftmaschine, wenn durch den Antrieb der Nebentriebe am Keilriemen 4 eine Reaktionskraft auf­ tritt, die über den Schwenkhebel 9 und das bei schnellen Änderungen starre Feder- Dämpfer-Element 11 auf den Betätigungshebel 13 der zweiten Spannvorrichtung 2 übertragen wird. Da die in dem Keilriemen 4 während des Antriebs der Nebentriebe auftretenden Trumkräfte lastabhängig sind, wird das Gesamtsystem so ausgelegt, daß im oberen Lastbereich der Brennkraftmaschine die Spannrolle 16 des Zahnriemen­ triebes durch die Trumkräfte des Riementriebes für die Nebenantriebe aus der Rück­ stellsperre befreit wird und der Zahnriemen somit gespannt wird. Beim Nachlassen der Motorlast arretiert die an der zweiten Spannvorrichtung 2 vorgesehene Rückstellsperre 18 die erreichte Position des Exzenterbundes 14 und fixiert somit die erreichte Zahn­ riemenspannung.

Um den Unterschied der in dem Zahnriemen 17 im kalten und warmen Zustand auf­ tretenden Trumkräfte ausgleichen zu können, kann zudem eine elastische Lagerung des Exzenterbundes 14 am Gehäuse 30, beispielsweise mit Hilfe einer elastischen Bettung 32 vorgesehen sein.

Bei der Erfindung wird also unter Beibehaltung der Aufbringung der Vorspannkraft für den Keilriemen 4 mit Hilfe des Feder-Dämpfer-Elementes 11 durch Verwendung der um ein Vielfaches höheren, im Betrieb auftretenden Rückstellkraft des Riemen­ triebes zugleich die Spannrolle 16 des Zahnriementriebes nachgespannt, so daß das gesamte Spannsystem vollautomatisch wirksam ist, das heißt ohne manuelle Nachstel­ lung auskommt.

Claims (4)

1. Spannsystem für eine Antriebsanordnung einer Brennkraftmaschine mit einer ersten und einer zweiten, jeweils einem Riemen- oder Kettentrieb zugeordneten Spannvor­ richtung zur exzentrischen Verstellung einer Spannrolle, wobei die erste Spannvor­ richtung eine die Spannrolle des ersten Triebes selbsttätig verstellende Feder aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die die Feder aufweisende erste Spannvor­ richtung (1) mit der zweiten Spannvorrichtung (2) derart verbunden ist, daß die beim Betrieb zumindest im oberen Lastbereich der Brennkraftmaschine im ersten Trieb auftretenden Reaktionskräfte zur Spannverstellung der Spannrolle (16) der zweiten Spannvorrichtung übertragbar sind.

2. Spannsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Spannvorrich­ tung (1) ein mit einem Ende über einen Schwenkhebel (5) an der Spannrolle (3) des ersten Triebes angreifendes Feder-Dämpfer-Element (11) aufweist, das mit seinem anderen Ende an einem Betätigungshebel (13) angreift, der mit einem die Spannrolle (16) des zweiten Triebes lagernden Exzenterbund (14) verbunden ist.

3. Spannsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zweiten Spannvorrichtung (2) eine Rückstellsperre (18) zugeordnet ist.

4. Spannsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Exzenterbund (14) elastisch nachgiebig gelagert ist.