WO2007124986A1 - Zugmitteltrieb für maschinenteile und antriebsaggregate - Google Patents

Zugmitteltrieb für maschinenteile und antriebsaggregate Download PDF

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    • F16H7/0829Means for varying tension of belts, ropes or chains  with vibration damping means

Definitions

  • the invention relates to a traction drive for machine parts and drive units, for example in motor vehicle technology, with an endless belt, wherein the belt is guided over the drive and Abtsbearing wheels, and with a pivotable about an end pivot point clamping rail for contact with the belt and with an actuator acting on the tensioning rail.
  • Such traction drives are known in different embodiments. They serve for tensioning a belt, a chain or the like for driving various accessories, e.g. on an engine block of a motor vehicle or other machine parts and drive units.
  • the flexible, elastic tensioning or wrapping means transmits purely frictionally, e.g. a flat, wedge or V-ribbed belt, or with additional positive locking, e.g. a synchronous or toothed belt, the circumferential force as a tensile force from a drive shaft to an output shaft.
  • belt or chain drives are used to drive from the crankshaft the camshafts of the internal combustion engine which open and close the intake and exhaust valves of the engine.
  • Other ancillaries such as water pump, fuel pump, air conditioning, etc. can be driven by such belt or chain drive.
  • a sufficient preload force must be ensured in the traction drive.
  • the number and arrangement of the auxiliary units to be driven in ancillary units should be kept as small or compact as possible in order to avoid unnecessary interference, such as additional alternating bends of the traction means by deflection and tensioning rollers in the traction drive.
  • a belt drive which has an integrated generator with a arranged on its generator shaft traction roller on which the traction means is guided, and which is movably mounted for tensioning the traction means against a restoring force.
  • the Switzerlandstoffrolle for damping of the load side occurring load peaks via a freewheel from the generator shaft can be decoupled. Accordingly, the Switzerlandstoffrolle decoupled so when a peak load occurs and rotates freely with respect to the generator shaft, so that the load peak occurring does not affect completely on the traction drive.
  • the generator shaft is not actively braked, but their speed decreases at best due to their own friction.
  • a drive device with a traction mechanism drive in each case, in which a traction device has a force storage element in the form of compression springs for delivering a tension medium voltage maintaining force. Furthermore, this includes a ratchet device with blocking in one direction and movable in the opposite direction blocking or freewheel device, which is designed as a latch-like latching device and a tensioning or stretching of the traction means by pulling, in particular via a tensioning pulley on the traction means in a tensioning direction permits the opposite direction but locks.
  • Such latching or latching systems with integrated mechanical Absink Kli can e.g. Do not always effectively prevent tooth-biting or have other functional disadvantages. In addition, these are expensive to manufacture and expensive to handle.
  • the invention has for its object to provide a traction drive for machine parts and drive units, with a Vortempos tent of the pulling or wrapping means can be prevented and which is inexpensive to produce.
  • the invention is based on the finding that malfunctions in the control of the traction mechanism drive can occur when a prestress loss occurs in the traction drive, for example when the motor or other drive unit is at a standstill.
  • the invention according to the features of the main claim is based on a traction drive for machine parts and drive units, for example in automotive engineering, with an endless belt, wherein the belt is guided over the drive and Abtsbsvid, and with a to a End-side pivot point swivel clamping rail for engagement with the belt, as well as with an actuator acting on the clamping rail.
  • a traction mechanism drive that in the end-side fulcrum of the clamping rail as a reverse rotation or remindfilbegrenzung a mechanical freewheel is integ- ration.
  • the function of the proposed freewheel is purely mechanical, so that a loss of function of the traction mechanism can be concluded at a lack of oil supply pressure, for example, at a standstill of the drive motor, but all other functions of the clamping element are retained.
  • the freewheel integrated in the end-side pivot point of the tensioning rail can be freely rotated back by an angle of 1 ° to 10 °, but preferably 1 ° to 4 °.
  • the clamping rail in the end pivot point on a rotationally fixed bearing pin which is fixed to a base, preferably an engine or a cylinder head.
  • the non-rotating bearing pin allows the low reverse rotation of 1 ° to 10 °, preferably from about 1 ° to 4 ° in the end pivot point of the clamping rail.
  • the actuator For clamping the belt, the actuator is provided, which acts on the clamping rail.
  • This actuator may be formed as a hydraulic piston-cylinder unit or spring-damper member.
  • Fig. 1 is a schematic representation of a traction mechanism according to the invention.
  • FIG. 2 is an enlarged view of a clamping rail for the traction mechanism according to FIG. 1.
  • the traction mechanism drive 1 shown in FIG. 1 on an internal combustion engine, not shown, has a belt formed as an endless chain 2. This wraps around a drive wheel 3 of a crankshaft of the internal combustion engine and two output gears 4 and 5 two spaced apart camshafts.
  • the wrapping means 2 is guided over a rail-like sliding element 6 which is attached to a base 7, e.g. an engine block is attached and stored at points 8 and 9. Furthermore, the belt 2 is guided over a tensioning rail 10, wherein the latter is pivotally mounted with its upper end in a pivot point 13 on the base 7 and acts as a tensioning device for the belt 2. On the lower end of the clamping rail 10 acts as a hydraulic piston-cylinder unit and controllable by a control unit, not shown, controllable actuator 1 1 with a contact pressure.
  • the upper end of the tensioning rail 10 is secured against rotation with a bearing pin 12 fixed to the base 7, wherein in the pivot point 13 of the tensioning rail 10, a mechanical freewheel is integrated, which serves as reverse rotation or remindfilbegrenzung for the tensioning rail 10.
  • the freewheel is freely rotatable by an angle of about 1 ° to 10 °, preferably 1 ° to 4 °.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Zugmitteltrieb (1) für Maschinenteile und Antriebs- aggregate, beispielsweise in der Kraftfahrzeugtechnik, mit einem endlosen Umschlingungsmittel (2), wobei das Umschlingungsmittel (2) über Antriebs- und Abtriebsräder (3, 4, 5) geführt ist, und mit einer um einen endseitigen Drehpunkt (13) schwenkbaren Spannschiene (10) zur Anlage an das Umschlingungsmittel (2) sowie mit einem auf die Spannschiene (10) einwirkenden Stellglied (11). Um einen Vorspannungsverlust des Zug- bzw. Umschlingungsmittels (2) zu verhindern, ist in den endseitigen Drehpunkt (13) der Spannschiene (10) als Rückdrehsicherung bzw. Rückdrehbegrenzung ein mechanischer Freilauf integriert.

Description

Bezeichnung der Erfindung
Zugmitteltrieb für Maschinenteile und Antriebsaggregate
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung bezieht sich auf einen Zugmitteltrieb für Maschinenteile und Antriebsaggregate, beispielsweise in der Kraftfahrzeugtechnik, mit einem endlosen Umschlingungsmittel, wobei das Umschlingungsmittel über Antriebs- und Ab- thebsräder geführt ist, und mit einer um einen endseitigen Drehpunkt schwenkbaren Spannschiene zur Anlage an das Umschlingungsmittel sowie mit einem auf die Spannschiene einwirkenden Stellglied.
Hintergrund der Erfindung
Derartige Zugmitteltriebe sind in unterschiedlichen Ausführungsformen bekannt. Sie dienen dem Spannen eines Riemens, einer Kette oder dergleichen zum Antreiben von verschiedenen Nebenaggregaten z.B. an einem Motorblock eines Kraftfahrzeuges oder anderen Maschinenteilen und Antriebsaggregaten. Bei einem Zugmitteltrieb überträgt das biegeweiche elastische Zug- bzw. Umschlingungsmittel rein reibschlüssig, z.B. ein Flach-, Keil- oder Keilrippenriemen, oder mit zusätzlichem Formschluss, z.B. ein Synchron- bzw. Zahnriemen, die Umfangskraft als Zugkraft von einer Antriebswelle zu einer Abtriebswelle.
Insbesondere in Kraftfahrzeugen werden Riemen- oder Kettentriebe verwendet, um von der Kurbelwelle aus die Nockenwellen des Verbrennungsmotors anzutreiben, die die Einlass- bzw. Auslassventile des Motors öffnen und schließen. Auch andere Nebenaggregate, wie beispielsweise Wasserpumpe, Kraftstoffpumpe, Klimaanlage usw. können durch den solchen Riemen- oder Ketten- trieb angetrieben werden. Um in Zugmitteltrieben die erforderlichen Antriebsmomente auf die anzutreibenden Wellen sicher übertragen zu können, muss eine ausreichende Vorspannkraft im Zugmitteltrieb gewährleistet werden. Gleichzeitig soll die Anzahl und Anordnung der anzutreibenden Nebenaggregate in Nebenaggregatetrieben möglichst gering bzw. kompakt gehalten werden, um unnötige Störgrößen, wie zusätzliche Wechselbiegungen des Zugmittels durch Umlenk- und Spannrollen, im Zugmitteltrieb weitgehend vermeiden zu können.
So ist aus der DE 10 2004 012 141 A1 ein Riementrieb bekannt, der einen integrierten Generator mit einer an seiner Generatorwelle angeordneten Zugmittelrolle aufweist, an der das Zugmittel geführt ist, und der zum Spannen des Zugmittels gegen eine Rückstellkraft bewegbar gelagert ist. Dabei ist die Zugmittelrolle zur Dämpfung von triebseitig auftretenden Lastspitzen über einen Freilauf von der Generatorwelle entkoppelbar. Demnach entkoppelt sich die Zugmittelrolle also bei einer auftretenden Lastspitze und dreht frei bezüglich der Generatorwelle, so dass sich die auftretende Lastspitze nicht vollständig auf den Zugmitteltrieb auswirkt. Die Generatorwelle wird dabei nicht aktiv abgebremst, sondern ihre Drehzahl nimmt allenfalls auf Grund ihrer Eigenreibung ab.
Häufig werden bei Verbrennungsmotoren für Kraftfahrzeuge an Ketten- und Zahnriementrieben auch Spannschienen mit hydraulischen Spannelementen in Form von Kolben-Zylinder-Einheiten verwendet. Funktionsbedingt müssen diese Spannelemente sowohl ausfahren können als auch komprimierbar sein. Die Komprimierbarkeit, die üblicherweise durch Auspressen des Hydraulikmediums aus einem Hochdruckdämpfungsraum über einen Leckspalt oder eine Blende erfolgt, wird aber immer dann zum Funktionsnachteil, wenn die Belastung nicht dynamisch kurzzeitig, wie im normalen Motorbetrieb, sondern statisch über längere Zeit, beispielsweise bei Motorstillstand erfolgt. In einem sol- chen Spannelement wird der Hydraulikraum dann unter Umständen komplett entleert, und das Element insbesondere bei gelängtem Zugmittel sehr weit zusammengedrückt. Dadurch kann es bei bestimmten Betriebsbedingungen dazu kommen, dass das Zugmittel soweit an Vorspannung verliert, dass eine einwandfreie Funktion der Steuerung des Antriebes bei umgekehrter, also normaler Belastung nicht mehr gewährleistet ist und es zu Funktionsverlusten, wie beispielsweise Zahnspringen, kommt.
Aus der DE 199 56 536 A1 und der DE 100 02 606 A1 ist jeweils eine Antriebsvorrichtung mit einem Zugmitteltrieb bekannt, bei denen eine Zugmittelspannvorrichtung ein Kraftspeicherelement in Form von Druckfedern zum Liefern einer die Zugmittelspannung aufrechterhaltenden Kraft aufweist. Weiterhin umfasst diese eine Knarreneinrichtung mit in einer Richtung sperrender und in die Gegenrichtung bewegbarer Sperr- oder Freilaufeinrichtung, die als klinkenartige Rasteinrichtung ausgebildet ist und ein Spannen beziehungsweise Weiterspannen des Zugmittels durch Ziehen, insbesondere über eine Spannrolle, an dem Zugmittel in einer Spannrichtung zulässt, in der Gegenrichtung aber sperrt.
Derartige Raststufen- oder Klinkensysteme mit integrierter mechanischer Absinksicherung können z.B. das Zahnspringen nicht immer wirkungsvoll verhin- dem oder weisen noch andere Funktionsnachteile. Zudem sind diese kostenintensiv bei der Herstellung und aufwendig in der Handhabung.
Aufgabe der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Zugmitteltrieb für Maschinenteile und Antriebsaggregate zu schaffen, mit dem ein Vorspannungsverlust des Zug- bzw. Umschlingungsmittels verhindert werden kann und der kostengünstig herstellbar ist.
Zusammenfassung der Erfindung Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass es beim Auftreten eines Vorspannungsverlustes im Zugmitteltrieb, beispielsweise bei einem Stillstand eines Motors oder anderen Antriebsaggregates, zu Funktionsstörungen bei der Steuerung des Zugmitteltriebes kommen kann.
Zur Lösung der gestellten Aufgabe geht die Erfindung gemäß den Merkmalen des Hauptanspruchs aus von einem Zugmitteltrieb für Maschinenteile und Antriebsaggregate, beispielsweise in der Kraftfahrzeugtechnik, mit einem endlosen Umschlingungsmittel, wobei das Umschlingungsmittel über Antriebs- und Ab- thebsräder geführt ist, und mit einer um einen endseitigen Drehpunkt schwenkbaren Spannschiene zur Anlage an das Umschlingungsmittel, sowie mit einem auf die Spannschiene einwirkenden Stellglied. Außerdem ist bei diesem Zugmitteltrieb vorgesehen, dass in den endseitigen Drehpunkt der Spannschiene als Rückdrehsicherung bzw. Rückdrehbegrenzung ein mechanischer Freilauf integ- riert ist.
Durch diesen Aufbau wird vorteilhaft erreicht, dass anstelle eines Rast- oder Klinkensystems im Kettenspannerteil des Zugmitteltriebes eine Rückdrehsicherung bzw. Rückdrehbegrenzung in der Spannschiene verwendet wird, die als Freilauf in einem endseitigen Drehpunkt der Spannschiene ausgebildet ist. Eine solche Rückdrehsicherung bzw. Rückdrehbegrenzung ist derart angelegt, dass eine geringe Rückdrehbewegung der Spannschiene aufgrund dynamischer Bewegungen im Betrieb des Zugmitteltriebes und Wärmeausdehnungen ungehindert möglich sind. Dadurch werden signifikante Vorspannungsverluste im Zugmitteltrieb während dessen Stillstandes vermieden.
Weiterhin ist die Funktion des vorgeschlagenen Freilaufes rein mechanisch, so dass ein Funktionsverlust des Zugmitteltriebes bei einem ausbleibenden Ölversorgungsdruck, beispielsweise bei einem Stillstand des Antriebsmotors, ausge- schlössen werden kann, aber alle anderen Funktionen des Spannelementes erhalten bleiben. Als vorteilhaftes Funktionsmerkmal kann nach einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Zugmitteltriebes außerdem vorgesehen sein, dass der in den endseitigen Drehpunkt der Spannschiene integrierte Freilauf um einen Winkelbetrag von 1 ° bis 10° vorzugsweise jedoch von 1 ° bis 4° frei rückdrehbar ist.
Gemäß einer weiteren Ausbildung der erfindungsgemäßen Lösung weist die Spannschiene im endseitigen Drehpunkt einen verdrehgesicherten Lagerbolzen auf, der an einer Basis, vorzugsweise einem Motor oder einem Zylinderkopf, befestigt ist. Der verdrehgesicherte Lagerbolzen ermöglicht die geringe Rückdrehbewegung von 1 ° bis 10° bevorzugt von etwa 1 ° bis 4° im endseitigen Drehpunkt der Spannschiene.
Zum Spannen des Umschlingungsmittels ist das Stellglied vorgesehen, welches auf die Spannschiene einwirkt. Dieses Stellglied kann als hydraulische Kolben- Zylinder-Einheit oder Feder-Dämpfer-Glied ausgebildet sein.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beiliegenden Zeichnung an einer Ausführungsform näher erläutert. Darin zeigt
Fig. 1 ein schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Zugmittel- triebes, und
Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung einer Spannschiene für den Zugmitteltrieb gemäß Fig. 1.
Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen Der in Fig. 1 gezeigte Zugmitteltrieb 1 an einer nicht näher dargestellten Brennkraftmaschine besitzt ein als endlose Kette ausgebildetes Umschlingungsmittel 2. Diese umschlingt ein Antriebsrad 3 einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine sowie zwei Abtriebsräder 4 und 5 zweier zueinander beabstandeter Nockenwel- len.
Des Weiteren wird das Umschlingungsmittel 2 über ein schienenartiges Gleitelement 6 geführt, das an einer Basis 7, z.B. einem Motorblock, an den Punkten 8 und 9 befestigt und gelagert ist. Des Weiteren ist das Umschlingungsmittel 2 über eine Spannschiene 10 geführt, wobei letztere mit ihrem oberen Ende schwenkbar in einem Drehpunkt 13 an der Basis 7 gelagert ist und als Spanneinrichtung für das Umschlingungsmittel 2 wirkt. Auf das untere Ende der Spannschiene 10 wirkt ein als hydraulische Kolben-Zylinder-Einheit ausgebildetes und von einer nicht gezeigten Steuereinheit ansteuerbares Stellglied 1 1 mit einer Anpresskraft ein.
Das obere Ende der Spannschiene 10 ist mit einem Lagerbolzen 12 verdrehgesichert an der Basis 7 befestigt, wobei in den Drehpunkt 13 der Spannschiene 10 ein mechanischer Freilauf integriert ist, der als Rückdrehsicherung bzw. Rückdrehbegrenzung für die Spannschiene 10 dient. Der Freilauf ist um einen Winkelbetrag von etwa 1 ° bis 10° vorzugsweise von 1 ° bis 4° frei rückdrehbar ausgebildet.
Im Falle des Rückdrehens des Antriebsrades 3 der Kurbelwelle des Verbren- nungsmotors in Richtung des Pfeils an demselben, etwa beim Abstellen des
Motors oder bei einem an einem Berg abgestellten Fahrzeug mit eingelegtem
Gang, wird das Lostrum des Umschlingungsmittels 2 gespannt. Dabei wird die
Spannschiene 10 zurückgedrückt und das Stellglied 11 komprimiert. In diesem
Zustand kann es zum Überspringen des Umschlingungsmittels 2 und in Folge davon zur Beschädigung des Verbrennungsmotors kommen. Bei bisher bekan- ten Zugmitteltrieben wird dies zumindest teilweise mit Spannelementen mit integrierter Absinksicherung, wie Rast- oder Klinkenvorrichtungen, verhindert. Bei dieser erfindungsgemäßen Lösung wird statt eines Rast- oder Klinkensystems ein mechanischer Freilauf als Rückdrehsicherung bzw. Rückdrehbegrenzung im Drehpunkt 13 der Spannschiene 10 verwendet.
Bezugszeichenliste
1 Zugmitteltrieb
2 Umschlingungsmittel
3 Antriebsrad an Kurbelwelle
4 Abtriebsrad an Nockenwelle
5 Abtriebsrad an Nockenwelle 6 Gleitelement
7 Basis
8 Befestigungspunkt
9 Befestigungspunkt
10 Spannschiene 11 Stellglied
12 Lagerbolzen
13 Drehpunkt, Freilauf

Claims

Patentansprüche
1. Zugmitteltrieb (1 ) für Maschinenteile und Antriebsaggregate, beispiels- weise in der Kraftfahrzeugtechnik, mit einem endlosen Umschlingungs- mittel (2), wobei das Umschlingungsmittel (2) über Antriebs- und Abtriebsräder (3, 4, 5) geführt ist, und mit einer um einen endseitigen Drehpunkt (13) schwenkbaren Spannschiene (10) zur Anlage an das Umschlingungsmittel (2) sowie einem auf die Spannschiene (10) einwirken- den Stellglied (1 1 ), dadurch gekennzeichnet, dass in den endseitigen
Drehpunkt (13) der Spannschiene (10) als Rückdrehsicherung bzw. Rückdrehbegrenzung ein mechanischer Freilauf integriert ist.
2. Zugmitteltrieb nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der in dem endseitigen Drehpunkt (13) der Spannschiene (10) integrierte Freilauf um einen Winkelbetrag von 1 ° bis 10° beziehungsweise von 1 ° bis 4° frei rückdrehbar ist.
3. Zugmitteltrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannschiene (10) im endseitigen Drehpunkt (13) einen verdrehgesicherten Lagerbolzen (12) aufweist, der an einer Basis (7), beispielsweise einem Motorblock oder einem Zylinderkopf, befestigt ist.
4. Zugmitteltrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn- zeichnet, dass das auf die Spannschiene (10) einwirkende Stellglied
(1 1 ) als hydraulische Kolben-Zylinder-Einheit oder Feder-Dämpfer-Glied ausgebildet ist.
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