Zugmitteltrieb einer Brennkraftmaschine

Gebiet der Erfindung Die vorliegende Erfindung betrifft einen Zugmitteltrieb für eine Brennkraftma- schine, wobei das Zugmittel, ein Endlosriemen, ein Abtriebsrad und zumindest ein Antriebsrad verbindet. Als Abtriebsrad ist dazu insbesondere ein mit der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine in Verbindung stehendes Riemenrad vor- gesehen. In Verbindung mit dem Zugmitteltrieb erfolgt der Antrieb des mit einer Nockenwelle der Brennkraftmaschine verbundenen Antriebsrades, das der Nockenwelle endseitig zugeordnet ist.

Hintergrund der Erfindung Aus der DE 34 34 428 A1 ist ein als Steuerungsantrieb bezeichneter Zugmittel- trieb einer Brennkraftmaschine bekannt, bei der zum Antrieb der Nockenwelle ein in einem ölbad umlaufender Zahnriemen vorgesehen ist. Der bekannte Zugmitteltrieb schließt Antriebsräder ein, die räumlich eng dem Abtriebsrad zugeordnet sind, ohne eine Spannvorrichtung für das Zugmittel.

Das Patent US 6,000, 373 zeigt einen weiteren Steuertrieb für eine Brennkraft- maschine, bei dem das Zugmittel das mit der Kurbelwelle verbundene Abtriebs- rad mit einem der Nockenwelle zugeordneten Antriebsrad verbindet. Dieser Steuertrieb schließt weiterhin den Antrieb einer in einem ölbad eingetauchten Schmierölpumpe ein, wobei deren Antriebsrad kraftschlüssig oder formschlüs- sig mit dem Zugmittel im Bereich des Abtriebsrades verbunden ist. Beispiels- weise greift das außenverzahnte Antriebsrad der ölpumpe dabei in eine Au- ßenverzahnung des beidseitig verzahnten Zahnriemens. Damit ist das Zugmit-

tel zumindest im Betriebszustand der Brennkraftmaschine stets mit öl beauf- schlagt. Der Zugmitteltrieb schließt keine separate, die Vorspannung des Zug- mittels beeinflussende Spannvorrichtung ein.

Zusammenfassung der Erfindung Die bekannten Zugmitteltriebe für Brennkraftmaschinen beachtend, ist es Auf- gabe der vorliegenden Erfindung, für derartige Zugmitteltriebe eine Spannvor- richtung zu realisieren, um eine Vorspannung des Zugmittel zu beeinflussen, das einem ölbad oder einem ölnebel ausgesetzt ist.

Diese Problemstellung wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Als Spannvorrichtung ist gemäß der Erfindung eine Spannschiene vorgesehen, die um eine Drehachse schwenkbar und von einem Kraftmittel beaufschlagt ist.

Der Aufbau der Spannschiene umfasst weiterhin zumindest eine drehbar gela- gerte Führungsrolle, über die sich die Spannschiene an dem Zugmittel ab- stützt. Diese erfindungsgemäße Spannvorrichtung bevorzugt geeignet für die Kombination mit einem Zugmittelantrieb, der in einem gekapselten bzw. ge- schlossenen separaten Einbauraum der Brennkraftmaschine angeordnet ist.

Die erfindungsgemäße Spannvorrichtung, deren Spannschiene zumindest eine drehbar gelagerte Führungsrolle einschließt, reduziert vorteilhaft die Reibung, verbunden mit einem Verbrauchsvorteil der Brennkraftmaschine. Weiterhin begünstigt diese Spannvorrichtung das Verschleißverhalten des Zugmittels und verringert das Laufgeräusch des Zugmitteltriebs. In vorteilhafter Weise ermög- licht der erfindungsgemäße Zugmitteltrieb in Verbindung mit der Spannvorrich- tung einen Austausch des Zugmittels. Damit kann von dem Fahrzeughersteller oder dem Kunden bei Bedarf das als Kette eingesetzte Zugmittel durch einen Endlosriemen ersetzt werden. Aufgrund der in dem Einbauraum vor Umweltein- flüssen geschützten Einbaulage erreicht der Endlosriemen eine der Kette ent- sprechende Lebensdauer, wobei sich für den wartungsfreien Riementrieb vor- teilhaft ein geringeres Geräuschniveau sowie ein Kostenvorteil einstellt.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen An- sprüche 2 bis 16.

Ein bevorzugter Aufbau der Spannschiene sieht vor, diese endseitig mit einem eine Drehachse einschließenden Drehlager zu versehen. Weiterhin ist der Spannschiene ein Kraftmittel zugeordnet, das beabstandet zu der Drehachse mit der Spannschiene zusammenwirkt. Zur Erzielung eines kleindimensionier- ten Kraftmittels bietet es sich an, dieses in einem maximalen Abstand zu dem Drehlager der Spannschiene zu platzieren, wodurch mit einer relativ geringen Stellkraft in Verbindung mit einem relativ langen Hebelarm eine hohe Verstell- moment erzielbar ist.

Eine bevorzugte Weiterentwicklung der Spannschiene sieht vor, diese mit zwei weit beabstandeten Führungsrollen zu versehen. Damit ist beispielsweise der Umschlingungswinkel des Zugmittels an dem Abtriebsrad und/oder dem An- triebsrad beeinflussbar. Bei Bedarf schließt die Erfindung weiterhin ein, die Spannschiene mit mehr als zwei Führungsrollen zu versehen, beispielsweise für eine sichelartig gestaltete Spannschiene, um beispielsweise eine gezielte von der Motorkontur bestimmte Zugmittelführung zu realisieren.

Eine zusätzliche Maßnahme um die Geräuschentwicklung des Zugmitteltriebs zu verbessern, schließt die Erfindung eine wälzgelagerte Führungsrolle bzw.

Führungsrollen ein, die mit einer Laufrolle aus Kunststoff umschlossen sind.

Als eine geeignete Bauform der Führungsrolle eignet sich dazu eine beispiels- weise ein kunststoffummantelter äußerer Lagerring des Wälzlagers.

Die Spannschiene umfasst als Basisteil einen einstückig ausgebildeten Blech- körper mit einem weitestgehend U-förmigen Aufbau. Eine solche Spannschiene umfasst bevorzugt zwei axial beabstandete, durch Verbindungsstege fixierte als Flachprofile zu bezeichnende Wangen. Der Blechkörper dient weiterhin zur Aufnahme von Lagerbolzen, auf denen die Führungsrollen drehbar angeordnet sind. Außerdem ist das Basisteil der Spannschiene mit einer Vorrichtung bzw. einer Auflage versehen, an der sich das Kraftmittel abstützt. Bevorzugt über-

nimmt ein Verbindungssteg eine Doppelfunktion, d. h. ergänzend zu einer Ver- bindung beider Flachprofile der Spannschiene ist an dem Verbindungssteg gleichzeitig das Kraftmittel angelenkt. Außerdem weisen beide Flachprofile der Spannschiene eine Bohrung für die Drehachse auf, zur Bildung eines Drehla- gers, beispielsweise mit dem Kurbelgehäuse der Brennkraftmaschine.

Im Rahmen einer vorteilhaften Ausgestaltung schließt die Erfindung alternativ zu einem Blechkörper eine als Kunststoff-Spritzgussteil gestaltete Spannschie- ne ein. Zur Erzielung einer hohen Festigkeit bzw. Steifigkeit wird dazu ein ge- eigneter hochfester Kunststoff eingesetzt, beispielsweise Kevlar oder ein mit Glasfasern armierter Kunststoff, vorzugsweise PA-66.

Die erfindungsgemäße Spannvorrichtung steht bevorzugt mit einem hydrau- lisch wirkenden Kraftmittel in Wirkverbindung. Das Kraftmittel umfasst ein orts- fest, insbesondere an der Brennkraftmaschine lösbar befestigtes Gehäuse, in dem ein von einem Federmittel-und von einem Hydraulikfluid beaufschlagter Kolben verschiebbar ist, der mittelbar oder unmittelbar mit der Spannschiene zusammenwirkt. Als geeignetes Hydraulikfluid zur Beaufschlagung des Kol- bens des Kraftmittels eignet sich bevorzugt die Drucköl-Umlaufschmierung der Brennkraftmaschine. Der vorhandene Druck der Umlaufschmierung ist für das hydraulische Kraftmittel ausreichend, zur Erzielung einer ausreichenden Vor- spannung des Zugmittels.

Bei einer möglichen Weiterentwicklung der Erfindung kann als Kraftmittel eine Feder eingesetzt werden, zum Beispiel eine Schraubenfeder, die einerseits ortsfest, beispielsweise an der Brennkraftmaschine abgestützt ist und, deren weiteres Ende an der erfindungsgemäßen Spannschiene befestigt ist.

Die Spannvorrichtung gemäß der Erfindung ist weiterhin kombinierbar mit ei- nem elektrisch ansteuerbaren Aktuator. Für ein derartiges Kraftmittel eignet sich bevorzugt ein von einem elektrischen Stellmotor betätigter Kugelgewinde- trieb, wobei die Ansteuerung des Stellmotors mit einer Regel-oder Steuerein- heit zusammenwirkt. Ein solches Kraftmittel ermöglicht eine in Abhängigkeit

von Betriebsparametern oder definierbaren Betriebszyklen abhängige variable Vorspannung des Zugmittels.

Die erfindungsgemäße Spannvorrichtung ist für Zugmitteltriebe einsetzbar, deren Zugmittel teilweise in einem ölbad umläuft, oder von einem ölnebel wird.

Als Maßnahme die Reibung des Zugmittels im Bereich der erfindungsgemäßen Spannvorrichtung zu optimieren, ist die Spannschiene mit öffnungen versehen.

Diese ermöglichen beispielsweise eine verbesserte Zirkulation des ölnebels im Bereich der Führungsrolle, was den Wälzkontakt und die damit verbundene Kontaktreibung zwischen dem Zugmittel und der Führungsrolle verringert.

Bevorzugt ist die Spannvorrichtung in Steuertrieben von Brennkraftmaschinen einsetzbar, die zum Antrieb einer oder mehrerer Nockenwellen bestimmt sind.

Alternativ eignet sich die Spannvorrichtung gemäß der Erfindung für einen so- genannten Aggregatetrieb. Dieser Zugmitteltrieb ist zum Antrieb unterschiedli- cher Aggregate der Brennkraftmaschine wie, beispielsweise Wasserpumpe, Lenkhilfspumpe, Generator oder Klimakompressor vorgesehen.

Für den Zugmitteltrieb schließt die Erfindung ein aus einem ölresistenten Werkstoff hergestelltes Zugmittel ein, wozu sich beispielsweise eine elastome- re Materialmasse oder Polyurethan eignet.

Die erfindungsgemäße Spannvorrichtung ist insbesondere für Zugmitteltriebe bestimmt, die in einem der Brennkraftmaschine stirnseitig vorgelagerten, abge- dichteten Einbauraum angeordnet sind.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen Zur Erläuterung der Erfindung dienen die Zeichnungen, die ein Ausführungs- beispiel in mehreren Zeichnungen darstellen. Es zeigen : Figur 1 einen Zugmitteltrieb einschließlich der erfindungsgemäßen Spannvorrichtung im eingebauten Zustand ;

Figur 2 in einer Einzeldarstellung den erfindungsgemäßen Zugmit- teltrieb gemäß Figur 1 ; Figur 3 eine Spannschiene der erfindungsgemäßen Spannvorrich- tung als Einzelteil in einer Perspektive ; Figur 4 in einer weiteren Perspektive die Spannschiene der erfin- dungsgemäßen Spannvorrichtung ; Figur 5 einen Ausschnitt eines Zugmitteltriebs in Verbindung mit der erfindungsgemäßen Spannvorrichtung, die einen Aktu- ator umfasst.

Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen Die Figur 1 zeigt einen Zugmitteltrieb 1 im eingebauten Zustand als Bestandteil einer Brennkraftmaschine 2. Ein als Endlosriemen ausgebildetes Zugmittel 3 verbindet dabei ein Abtriebsrad 4, d. h. ein unmittelbar mit einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine 2 verbundenes Riemenrad, mit zwei Antriebsrädern 5a, 5b, die jeweils einer Nockenwelle der Brennkraftmaschine 2 zugeordnet sind.

Der auch als Steuertrieb zu bezeichnende Zugmitteltrieb 1 ist in einem ge- schlossenen Einbauraum 6 stirnseitig der Brennkraftmaschine 2 angeordnet.

Der vorteilhaft durch öffnungen 7,8 mit einem Kurbelraum der Brennkraftma- schine 2 verbundene Einbauraum 6 gewährleistet einen übertritt von ölnebel bzw. unmittelbar von dem Schmieröl der Brennkraftmaschine 2 in den Einbau- raum 3.

Dem Zugmitteltrieb 1 ist eine Spannvorrichtung 10 zugeordnet, die eine um eine Drehachse 11 schwenkbare Spannschiene 9 umfasst. An dem von der Drehachse 11 entfernten Ende ist die Spannschiene 9 an einem Kraftmittel 12 abgestützt von dem aus die Spannschiene 9 einen im Uhrzeigersinn wirkenden stetigen Kraftimpuls erhält, zur Erzielung einer ausreichenden Vorspannung

des Zugmittels 3. Die Spannvorrichtung 10 ist dem Leertrum des im Uhrzeiger- sinn umlaufenden Zugmitteltriebs 1 zugeordnet.

Die Figur 2 zeigt den Zugmitteltrieb 1 in Verbindung mit allen zugehörigen Komponenten, ohne die in Figur 1 ausschnittsweise abgebildete Brennkraftma- schine 2. Die Spannvorrichtung 10 ist zwischen der Drehachse 11 und dem Angriffspunkt des Kraftmittels 12 mit zwei beabstandet angeordnete Führungs- rollen 13a, 13b versehen, an denen das Zugmittel 3 geführt ist. Das Zugtrum des Zugmittel 3 ist zwischen dem Antriebsrad 5b und dem Abtriebsrad 4 an einer Umlenkrolle 14 geführt, die beispielsweise eine durch die Bauform des Einbauraums 6 vorgegebene Führung des Zugmittels 3 sicherstellt und außer- dem den Umschlingungswinkel des Zugmittels 3 an dem Abtriebsrad 4 und dem Antriebsrad 5b beeinflusst. Durch das zumindest von einem ölnebel be- netzte Zugmittel 3 ergibt sich ein gewünschter reibungsmindernder Kontakt an den Führungsrollen 13a, 13b und der Umlenkrolle 14, wodurch sich vorteilhaft der Kraftstoffverbrauch der Brennkraftmaschine 2, der Verschleiß des Zugmit- tels 3 und sich außerdem die Geräuschentwicklung des Zugmitteltriebs 1 redu- ziert.

Als Kraftmittel 12 ist ein hydraulisches Stellglied vorgesehen, das bevorzugt von dem Druck der öl-Umiaufschmierung der Brennkraftmaschine 2 beauf- schlagt, die Spannschiene 9 in Pfeilrichtung, d. h. von der Drehachse 11 aus- gehend, im Uhrzeigersinn an das Zugmittel 3 schwenkt. Das Kraftmittel 12 be- inhaltet weiterhin eine Druckfeder, die unabhängig von dem anstehenden Schmieröldruck stets eine kraftschlüssige Abstützung der Spannschiene 9 an dem Zugmittel 3 sicherstellt.

Die Figuren 3 und 4 zeigen die Spannschiene 9 als Einzelteil jeweils in einer Perspektive. Der Aufbau der Spannschiene 9 umfasst zwei axial zueinander beabstandete Flachprofile 15a, 15b, die durch Verbindungsstege 16a, 16b endseitig verbunden sind. Damit stellt sich zumindest bereichsweise eine U- förmige Spannschiene 9 ein, die bevorzugt als Blechkörper ausgebildet ist, bei der die Verbindungsstege 16a, 16b mit den Flachprofilen 15a, 15b verschweißt

werden. Alternativ zu einer Schweißkonstruktion bietet es sich an, die Spann- schiene 9 als ein Spritzgussteil auszubilden, wodurch sich insbesondere bei großen Stückzahlen ein Kostenvorteil einstellt. Dazu wird ein geeigneter hoch- fester Kunststoff eingesetzt, beispielsweise ein durch Glasfasern verstärkter Kunststoff wie PA-66 oder Kevlar. Die zwischen den Flachprofilen 15a, 15b angeordneten, für das Zugmittel bestimmten Führungsrollen 13a, 13b sind auf zugeordneten Lagerbolzen 17a, 17b drehbar gelagert. Bevorzugt weisen beide Führungsrollen 13a, 13b eine Kunststoffummantelung auf, ausgebildet als Laufrolle 18a, 18b. Die auch als Wangen der Spannschiene 9 zu bezeichnen- den Flachprofile 15a, 15b sind weiterhin mit öffnungen 19a, 19b versehen, die eine verbesserte öl-bzw. ölnebelzirkulation bewirken. Der Verbindungssteg 16a ist außerdem so gestaltet, dass dieser eine Abstützfläche für das Kraftmit- tel 12 bildet.

Die Figur 5 zeigt die Spannvorrichtung 20, deren Spannschiene mit einem e- lektrisch ansteuerbaren Kraftmittel 22 zusammenwirkt. Dieses als Aktuator zu bezeichnende Kraftmittel 22 ist als ein Kugelgewindetrieb ausgebildet, der mit- tels eines Stellmotors 21 verstellbar ist.

Bezugszahlen 1 Zugmitteltrieb 2 Brennkraftmaschine 3 Zugmittel 4 Abtriebsrad 5a Antriebsrad 5b Antriebsrad 6 Einbauraum 7 öffnung 8 öffnung 9 Spannschiene 10 Spannvorrichtung 11 Drehachse 12 Kraftmittel 13a Führungsrolle 13b Führungsrolle 14 Umlenkrolle 15a Flachprofil 15b Flachprofil 16a Verbindungssteg 16b Verbindungssteg 17a Lagerbolzen 17b Lagerbolzen 18a Laufrolle 18b Laufrolle 19a öffnung 19b öffnung 20 Spannvorrichtung 21 Stellmotor 22 Kraftmittel