Zugmitteltrieb einer Brennkraftmaschine Gebiet der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf einen Zugmitteltrieb einer Brennkraftmaschine, ausgeführt als ein Nebenaggregatetrieb, bei dem ein Riemen als elastisches Zugmittel die Riemenscheiben zumindest eines Antriebsorgans und eines Ab- triebsorgans sowie eines Spannsystems verbindet.

Aufgrund der Drehungleichformigkeit der Brennkraftmaschine, die sich auch auf den Zugmitteltrieb überträgt, sind Maßnahmen zur Schwingungsdämpfung erforderlich. Weiterhin werden zur Sicherstellung einer ausreichenden Vor- Spannung des Zugmittels, die einen unerwünschten Riemenschlupf vermeidet und Riemendehnungen kompensiert, in Zugmitteltrieben Spannsysteme eingesetzt.

Das Dokument EP 1 122 464 A1 zeigt einen Zugmitteltrieb, dessen zugehöri- ges Spannsystem einen drehbar angeordneten Tragkörper mit zwei Spannrollen umfasst, die mit voneinander abweichenden Hebelarmen zur Drehachse des Tragkörpers positioniert sind. Im Einbauzustand stellt sich eine Zugmittelführung ein, bei der das Zugmittel zwischen den Spannrollen des Spannsystems die Riemenscheibe eines Aggregates bereichsweise umschließt. Aus dem Dokument JP 010 059 555 A ist ein Zugmitteltrieb bekannt, der zur Realisierung einer ausreichenden Vorspannkraft des Zugmittels zwei selbsttätig wirkende unterschiedlichen Trums des Zugmittels zugeordnete Spannsysteme umfasst. Zusammenfassung der Erfindung

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen schwingungsberuhigten Zugmitteltrieb zu realisieren. Diese Problemstellung wird gemäß der Erfindung durch einen Pendeldecoupler gelöst, der insbesondere einer Abtriebsorgan-Riemenscheibe des Zugmitteltriebs zugeordnet ist. Der selbsttätig einstellbare Pendeldecoupler umfasst zwei über eine schwenkbare Vorrichtung starr miteinander verbundene Umlenkrollen.

Die um einen Drehpunkt schwenkbare Vorrichtung ist so aufgebaut, dass der Riemenscheibe beidseitig jeweils eine Umlenkrolle zugeordnet ist. Dadurch reagiert der auch als Pendel zu bezeichnende Pendeldecoupler selbsttätig auf eine Veränderung der Zugmittellängung oder Zugmittelspannung im Zugtrum, indem er sich aus dem Trieb herausdreht. Gleichzeitig wird die Umlenkrolle im Leertrum um den gleichen Winkel in den Trieb hereingedreht und kompensiert dadurch eine eingetretene Riemenlängung.

Im Einbauzustand stellt sich dabei eine Zugmittelführung ein, bei der das Zugmittel zwischen den Umlenkrollen die Riemenscheibe unabhängig von dem Betriebszustand der Brennkraftmaschine mit einem konstanten Umschlin- gungswinkel umschließt, wobei eine Umlenkrolle dem Leertrum und die weitere Umlenkrolle dem Zugtrum des Zugmitteltriebs zugeordnet ist.

Der Freiheitsgrad des Pendeldecouplers ermöglicht im Betriebszustand bei auftretenden Drehungleichförmigkeiten der Brennkraftmaschine ein Schwingen oder Pendeln um den Drehpunkt. Das System ermöglicht damit Längenände- rungen des Zugmittels in Folge von Änderungen der Vorspannung im Zugmittel und bewirkt ein Kräftegleichgewicht. Vorteilhaft kompensiert der Pendeldecoupler die Übertragung der Drehungleichförmigkeit in den Zugmitteltrieb und bewirkt einen gleichmäßigen Drehzahlverlauf, wodurch sämtliche Komponenten des Zugmitteltriebs entlastet werden.

Das erfindungsgemäße Spannsystem umfasst demnach einen sich selbsttätig einstellbaren Pendeldecoupler, dessen mit dem Zugmittel zusammenwirkenden Umlenkrollen in allen Betriebszuständen der Brennkraftmaschine stets einen konstanten Umschlingungswinkel sicherstellen, wodurch vorteilhaft ein Zugmit- telschlupf vermieden wird. Folglich verbessert das erfindungsgemäße Konzept die Funktionalität und bewirkt eine erhöhte Dauerfestigkeit, verbunden mit einer gesteigerten Lebensdauer des Zugmitteltriebs.

Weiterhin gewährleistet die Erfindung reduzierte Vorspann- und / oder Dämpfungskräfte in den Zugmitteltrieb, so dass Zugmittel mit einer geänderten Steifigkeit und / oder Dimensionierung einsetzbar sind. Da in Verbindung mit dem Pendeldecoupler außerdem das Schlupfrisiko sinkt, bietet es sich an, Zugmittel ohne spezielle Beschichtungen einzusetzen

Vorteilhaft ermöglicht der erfindungsgemäße Pendeldecoupler aufgrund der geringeren Belastung die Verwendung kleiner dimensionierter Bauteile wie Zugmittel und Wälzlager, wodurch sich ein hohes Einsparpotential hinsichtlich Kosten, Gewicht und Bauraum einstellt.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche 2 bis 9. In vorteilhafter Weise ermöglicht die Erfindung ein Zusammenwirken des Pen- deldecouplers mit der Riemenscheibe der Kurbelwelle. Der Pendeldecoupler ist dazu so angeordnet, dass die Riemenscheibe der Kurbelwelle zwischen den Umlenkrollen der Vorrichtung platziert ist. Die Zuordnung des erfindungsgemäßen Pendeldecouplers an der Kurbelwellen-Riemenscheibe bewirkt vorteilhaft einen stets konstanten Umschlingungsgrad des Zugmittels an der Riemenscheibe. Alternativ dazu bietet es sich an, den Pendeldecoupler gemäß der Erfindung einer Riemenscheibe eines beliebigen Abtriebsaggregates des Zugmitteltriebs zuzuordnen. Ein bauteiloptimiertes Konzept des Pendeldecouplers sieht vor, dass dessen Vorrichtung einen Drehpunkt aufweist, der mit einer Drehachse der zugeordneten Riemenscheibe übereinstimmt. Dazu kann beispielsweise der Pendeide- coupler an einer Zentralverschraubung fixiert werden, über die gleichzeitig die Riemenscheibe des Antriebs- oder Abtriebsaggregates befestigt ist.

Zur Schaffung eines symmetrischen Aufbaus der Vorrichtung ist ein Hebelarm oder Radius zwischen den Achsen der Umlenkrollen und dem Drehpunkt der Vorrichtung übereinstimmend ausgelegt. Alternativ dazu bietet es sich an, beispielsweise zur Anpassung an den vorgegebenen Einbauraum des Zugmitteltriebs die Hebelarme der Umlenkrolle voneinander abweichend zu gestalten. Eine weitere Auslegung sieht vor, Umlenkrollen unterschiedlichen Durchmes- sern einzusetzen. Die Anordnung der Umlenkrolle an der Vorrichtung des erfindungsgemäßen Pendeldecouplers erfolgt vorteilhaft so, dass sich ein Um- schlingungswinkel„a" von > 180 ° für das Zugmittel an der zugehörigen Riemenscheibe einstellt. Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Vorrichtung des Pendeldecouplers im Drehpunkt eine Dämpfungseinrichtung einschließt. Dazu bietet es sich an, in einer Nabe der Vorrichtung eine federkraftbeaufschlagte Reibscheibe als Dämpfungseinrichtung anzuordnen. Alternativ dazu kann die Drehpunktlagerung ein mechanisch oder ein hydraulisch wir- kendes Dämpfungselement einschließen.

Die Erfindung umfasst außerdem eine Maßnahme, um die Vorrichtungslagerung des Pendeldecouplers bei auftretenden Extrembelastungen zu entlasten. Dazu ist vorgesehen, die dem Zugtrum zugeordnete Umlenkrolle des Pendel- decouplers so auszurichten, dass sich ein uneingeschränkter geradliniger Verlauf des Zugmittels zwischen den Riemenscheiben einstellt, die der Umlenkrolle benachbart sind. Damit kann eine vollständige Streckung des Zugtrums realisiert werden, verbunden mit einem eingeschränkten Drehwinkel bzw. mit einer Begrenzung des Arbeitsweges von dem Pendeldecoupler sowie einer vorteil- haften reduzierten Achslast der betreffenden Umlenkrolle.

Der erfindungsgemäße Pendeldecoupler führt zu einer effektiven Entlastung des dem Leertrum zugeordneten Zugmittel-Spannsystems. Der Aufbau des erfindungsgemäßen Pendeldecouplers ist vorteilhaft mit bekannten Spannsystemen kombinierbar, beispielsweise mit einem hydraulischen, einem mechanisch rotativen oder einem linear wirkenden Spannsystem in Verbindung mit einer Spannrolle. Außerdem bietet es sich an, den Pendeldecoupler mit einem schwenkbaren, von einem Kraftmittel beaufschlagten Generator, einem Generatorspanner zu kombinieren.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen Die Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen in insgesamt zwei Figuren näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Zugmitteltriebs mit einem Pendeldecoupler in einer Neu- tralstellung;

Figur 2 den Zugmitteltrieb gemäß Fig. 1 in einem generatorischen Betriebszustand.

Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen

Die Figur 1 zeigt einen zum Antrieb von Aggregaten einer Brennkraftmaschine bestimmten, auch als Nebenaggregatetrieb zu bezeichnenden, im Uhrzeigersinn umlaufenden Zugmitteltrieb 1 . Dieser umfasst als Zugmittel 2 einen elastischen Riemen, der Riemenscheiben einzelner Antriebs- oder Abtriebsorgane beziehungsweise einzelner Aggregate verbindet wie die Riemenscheibe 3 einer Kurbelwelle, die Riemenscheibe 4 eines Generators 5 sowie die Riemenscheiben 6 und 7 weiterer Aggregate. Das Zugmittel 2 ist weiterhin zwischen den Riemenscheiben 3 und 4 an einer Umlenkrolle 8 geführt. Der Zugmitteltrieb 1 schließt weiterhin einen der Riemenscheibe 6 eines Aggregats zuge- ordneten Pendeldecoupler 10 ein, bestehend aus einer schwenkbaren, zwei Umlenkrollen 1 1 ,12 umfassenden Vorrichtung 9. Aufgrund der relativ nahen Zuordnung der Umlenkrollen 1 1 ,12, die mit voneinander abweichenden Hebelarmen „S-i , S ₂ " an der Vorrichtung 9 befestigt sind, stellt sich ein Umschlin- gungswinkel„α" von > 180 ° des Zugmittels 1 an der Riemenscheibe 6 ein. Der große Umschlingungswinkel„a" ermöglicht einen schlupffreien Antrieb des mit der Riemenscheibe 6 verbundenen Aggregates. Die kompakte Bauweise des Pendeldecouplers 10 unterstreichend, stimmt ein Drehpunkt 13 der Vorrichtung 9 mit einer Drehachse 14 der Riemenscheibe 6 überein. Der Pendeldecoupler 10 kann weiterhin zur Schwingungsberührung des Zugmitteltriebs 1 eine Dämpfungseinrichtung einschließen. Dazu bietet sich beispielsweise an, in einer Nabe der Vorrichtung 9, im Bereich des Dreh- punkts 13 eine Dämpfungseinrichtung anzuordnen. Alternativ dazu kann ein mechanisch oder ein hydraulisch wirkendes Dämpfungselement mit dem Pendeldecoupler 10 zusammenwirken.

Der um einen ortsfesten Anlenkpunkt 15 beispielsweise der Brennkraftmaschi- ne schwenkbare Generator 5 bildet gleichzeitig ein Spannsystem des Zugmitteltriebs 1 . Der auch als Generatorspanner zu bezeichnende Generator 5 ist dazu von einem im Gegenuhrzeigersinn wirkenden Kraftmittel 16 beaufschlagt, um eine ausreichende Vorspannung des Zugmittels 2 zu gewährleisten. Als Kraftmittel 16 eignet sich beispielsweise ein mechanisches Federmittel, ein mechanisch-hydraulisches, elektro-hydraulisches oder elektro-magnetisch wirkendes Stellglied.

Die Fig. 2 zeigt den Zugmitteltrieb 1 in einem alternativen Betriebszustand. Bauelemente, die mit der Fig. 1 übereinstimmen, sind mit gleichen Bezugszif- fern versehen. Die nachfolgende Beschreibung beschränkt sich daher im Wesentlichen auf den unterschiedlichen Aufbau beziehungsweise die unterschiedliche Anordnung einzelner Bauelemente.

Die Fig. 2 zeigt den Zugmitteltrieb 1 im generatorischen Betrieb des Starterge- nerators 5. Dabei erfolgt der Antrieb aller mit dem Zugmitteltrieb 1 in Verbindung stehenden Aggregate über die der Kurbelwelle zugeordnete Riemenscheibe 3. Abweichend zur der Neutralstellung gemäß Fig. 1 wird im generatorischen Betriebszustand das im Uhrzeigersinn umlaufende Zugmittel 2 vorge- spannt, wodurch die zwischen den Riemenscheiben 7 und 8 an dem Zugmittel 2 geführte Umlenkrolle 12 und folglich der Pendeldecoupler 10 im Gegenuhrzeigersinn begrenzt ausschwenkt synchron zu einem Einschwenken der weiteren, zwischen den Riemenscheiben 4 und 6 an dem Zugmittel 2 abgestützten Umlenkrolle 1 1 .

Bezugszahlen

1 Zugmitteltrieb

2 Zugmittel

3 Riemenscheibe

4 Riemenscheibe

5 Generator

6 Riemenscheibe

7 Riemenscheibe

8 Umlenkrolle

9 Vorrichtung

10 Pendeldecoupler

1 1 Umlenkrolle

12 Umlenkrolle

13 Drehpunkt

14 Drehachse

15 Anlenkpunkt

16 Kraftmittel