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Title:
TENSIONING DEVICE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2005/061926
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a tensioning device (13a) for at least two traction means (4, 10) of traction means drives (1a, 1b) of an internal combustion engine. Said tensioning device (13a) comprises two tensioning rollers (14, 15) which are disposed parallel to each other in a staggered manner and each of which is allocated to one respective traction means (4, 10).

Inventors:
KAISER JOERG (DE)
WILHELM MANFRED (US)
ADEL HORST (DE)
Application Number:
PCT/EP2004/012895
Publication Date:
July 07, 2005
Filing Date:
November 13, 2004
Export Citation:
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Assignee:
SCHAEFFLER KG A (DE)
KAISER JOERG (DE)
WILHELM MANFRED (US)
ADEL HORST (DE)
International Classes:
F16H7/12; F16H7/08; (IPC1-7): F16H7/12
Foreign References:
DE1072041B
DE3021092A11981-12-10
GB265149A1927-04-14
US4798564A1989-01-17
US5482262A1996-01-09
DE10159072A12003-06-18
GB491829A1938-09-09
JP2000003748A2000-01-07
DE4243452A11994-06-23
Other References:
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 013, no. 090 (M - 803) 2 March 1989 (1989-03-02)
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 017, no. 284 (M - 1421) 31 May 1993 (1993-05-31)
Attorney, Agent or Firm:
SCHAEFFLER KG (Herzogenaurach, DE)
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Claims:
Patentansprüche
1. Spannvorrichtung für zumindest zwei Zugmittel (4,10) von Zugmitteltrie ben (1, 8) einer Brennkraftmaschine, die beispielsweise zum Antrieb von Aggregaten wie Klimakompressor (2), Lenkhilfspumpe (3), Generator (8), Lüfter (9) vorgesehen sind, wobei die Spannvorrichtung (13a, 13b) einen um einen Drehpunkt (17) schwenkbaren Stellhebel (16) ein schließt, der getrennte, jeweils einem Zugmittel (4,10) zugeordnete, drehbare Spannrollen (14,15, 33) umfasst und der Stellhebel (16) wei terhin mit einem Kraftmittel (18) zusammenwirkt, dadurch gekenn zeichnet, dass die einem Ende des Stellhebels (16) zugeordneten Spannrollen (14,15 ; 15,33) parallel versetzt zueinander angeordnet sind.
2. Spannvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der als ein Kniehebel gestal tete Stellhebel (16) über einen ersten Schenkel (22) mit dem Kraftmittel (18) verbunden ist und der weitere Schenkel (23) zur Aufnahme der Spannrollen (14,15 ; 15,28) vorgesehen ist.
3. Spannvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Drehpunkt (17) des Stell hebels (16) zwischen einem Anlenkpunkt (19b) des Kraftmittels (18) und den Spannrollen (14, 15 ; 15,28) vorgesehen ist.
4. Spannvorrichtung nach Anspruch 1, deren Spannrollen (14,15 ; 15,28) in einem übereinstimmenden Radius zu dem Drehpunkt (17) des Stell hebels (16) angeordnet sind und eine gemeinsame Drehachse (21) auf weisen.
5. Spannvorrichtung nach Anspruch 1, wobei zumindest eine Spannrolle (28) gegenüber der weiteren Spannrolle (15) einen Freiheitsgrat auf weist, zur Erzielung einer abweichenden Vorspannkraft der Zugmittel (4, 10).
6. Spannvorrichtung nach Anspruch 5, wobei in der Spannrolle (28) ein Arbeitsexzenter (29) integriert ist, der in Verbindung mit einer Torsions feder (34) eine exzentrische Verstellung einer Laufrolle (33) ermöglicht.
7. Spannvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Spannrollen (15, 28) zu einander abweichende Durchmesser aufweisen.
8. Spannvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Spannrollen (14,15 ; 15, 28) mit zueinander abweichenden Radien zu dem Drehpunkt (17) an dem Stellhebel (16) befestigt sind.
9. Spannvorrichtung nach Anspruch 1, deren Aufbau drei axial zueinander versetzte Spannrollen umfasst, die übereinstimmend an einem Schenkelende des Stellhebels (16) angeordnet und jeweils einem sepa raten Zugmittel zugeordnet sind.
10. Spannvorrichtung nach Anspruch 1, wobei zur Aufnahme der Spannrol len (14,15) der Schenkel (23) des Stellhebels (16) endseitig einen als Tragrohr (24) ausgebildeten Querträger aufweist, an dem die Spannrol len (14,15) axial zueinander versetzt angeordnet sind.
11. Spannvorrichtung nach Anspruch 1, bei der das Kraftmittel (18) zwi schen der Drehachse (21) der Spannrollen (14, 15) und dem Drehpunkt (17) des Stellhebels (16) angelenkt ist.
12. Spannvorrichtung nach Anspruch 1, die als Kraftmittel (18) ein Hydrau likelement einschließt, das mit einem ersten Anlenkpunkt (19a) an einem ortsfesten Gehäuse gelenkig befestigt ist und mit einem weiteren An lenkpunkt (19b) gelenkig mit dem Stellhebel (16) verbunden ist.
13. Spannvorrichtung nach Anspruch 1, wobei als Kraftmittel (18) eine Fe der, insbesondere eine Schraubenfeder eingesetzt ist.
14. Spannvorrichtung nach Anspruch 1, die einen elektrisch ansteuerbaren Aktuator, beispielsweise einen Kugelgewindetrieb, als Kraftmittel (18) vorsieht.
15. Spannvorrichtung nach Anspruch 1, die zwei axial versetzt zueinander angeordnete, an dem Stellhebel (16) angelenkte Kraftmittel (18) um fasst.
Description:
Bezeichnung der Erfindung Spannvorrichtung Gebiet der Erfindung Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Spannvorrichtung für zumin- dest zwei Zugmittel von Zugmitteltrieben einer Brennkraftmaschine, die bei- spielsweise zum Antrieb von Aggregaten wie Generator, Lenkhilfspumpe, Wasserpumpe, Klimakompressor oder Lüfter vorgesehen sind. Der Aufbau der Spannvorrichtung umfasst einen Stellhebel, der gelenkig gelagert um einen Drehpunkt schwenkbar ist und getrennte, jeweils einem Zugmittel zugeordnete Spannrollen umfasst. Zur Erzielung einer ausreichenden Vorspannung der Zugmittel wird der Stellhebel von einem Kraftmittel beaufschlagt.

Hintergrund der Erfindung Eine gattungsgemäße Spannvorrichtung ist aus der JP 012 03 748 A1 bekannt.

Dieser Stand der Technik zeigt eine Antriebsanordnung, die zwei Zugmitteltrie- be umfasst, die mit einer Brennkraftmaschine in Verbindung stehen. Die dabei eingesetzte Spannvorrichtung umfasst zwei nahezu rechtwinklig zueinander angeordnete Schenkel mit einem gemeinsamen Drehpunkt, die jeweils über eine Spannrolle einem Zugmittel der getrennten Zugmitteltriebe zugeordnet sind. Der Stellhebel wird von einem Kraftmittel beaufschlagt, wodurch über die Spannrollen eine Vorspannkraft der Zugmittel der Zugmitteltriebe erzielt wird.

Die DE 42 43 452 A2 zeigt eine Spannvorrichtung, die zwei getrennt zueinan- der um eine gemeinsame Drehachse schwenkbare Stellarme umfasst. Die je- weils endseitig an den Stellarmen drehbar angeordneten Spannrollen sind an dem Zugmittel eines Zugmitteltriebs abgestützt. Ein zwischen den Stellarmen eingesetztes Kraftmittel bewirkt eine die Stellhebel spreizende Kraft, das heißt eine gegenläufige Schwenkbewegung der Stellarme.

Übereinstimmend erfordern die bekannten Spannvorrichtungen einen hohen Bauraumbedarf, verbunden mit einer hohen Anzahl von Einzelkomponenten.

Zusammenfassung der Erfindung Die Nachteile der bekannten Lösungen berücksichtigend, ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Spannvorrichtung für gleichzeitig mehrere Zug- mitteltriebe zu schaffen, die einen geringen Bauraum benötigt sowie eine redu- zierte Anzahl von Komponenten umfasst.

Diese Problemstellung wird durch die Merkmale von Anspruch 1 gelöst. Da- nach ist gemäß der Erfindung eine Spannvorrichtung vorgesehen, deren Spannrollen an einem Schenkel des Stellhebels parallel versetzt zueinander drehbar angeordnet sind. Diese Ma#nahme gewährleistet eine gewünschte bauraumoptimierte Spannvorrichtung für zumindest zwei versetzt zueinander angeordnete Zugmitteltriebe einer Brennkraftmaschine. Der erforderliche Bau- raumbedarf ist dabei nur geringfügig größer als bei einer Spannvorrichtung für nur einen Zugmitteltrieb. Im Vergleich dazu vergrößert sich der Bauraum für die erfindungsgemäße Spannvorrichtung lediglich durch die Anordnung einer wei- teren Spannrolle, in Verbindung mit einem entsprechend stärker ausgelegten Kraftmittel, dass eine ausreichende Vorspannung des Zugmittel gewährleistet.

Außerdem ermöglicht der erfindungsgemäße Aufbau eine gewichtsoptimierte Spannvorrichtung, die in vorteilhafter Weise prozesssicher, kostengünstig her- stellbar ist.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der ab- hängigen Ansprüche 2 bis 15.

Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung umfasst einen als Kniehebel ges- talteten, zwei Schenkel einschließenden Stellhebel. Ein erster Schenkel ist dabei mit dem Kraftmittel verbunden und der weitere Schenkel ist endseitig zur Aufnahme der Spannrollen bestimmt. Der Drehpunkt um den der Stellhebel schwenkbar ist, kann dabei variabel zwischen dem Anlenkpunkt des Kraftmit- tels und den Spannrollen festgelegt werden. Die Lage des Drehpunktes be- stimmt ein Hebelverhältnis einen sich einstellenden Abstand von dem Dreh- punkt des Stellhebels zu den Spannrollen einerseits und von dem Drehpunkt zu dem Anlenkpunkt des Kraftmittels andererseits. Damit kann unmittelbar Ein- fluß auf den Schwenkbereich der Spannrollen und den Stellweg bzw. die erforderliche Stellkraft des Kraftmittels genommen werden.

Vorteilhaft sind die Spannrollen der erfindungsgemäßen Spannvorrichtung mit einem übereinstimmenden Radius zum Drehpunkt des Stellhebels angeordnet, wodurch sich eine gemeinsame Drehachse beider Spannrollen einstellt.

Weiterhin ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass zumindest eine Spannrolle gegenüber der weiteren Spannrolle einen Freiheitsgrad aufweist, d. h. bei- spielsweise in Richtung einer erhöhten Vorspannkraft des Zugmittel begrenzt, individuell verstellbar ist. Die erfindungsgemäße, mit zwei Zugmitteltrieben in Verbindung stehende Spannvorrichtung ermöglicht damit unterschiedliche Vor- spannkräfte des Zugmittels. Damit berücksichtigt die Erfindung unterschiedli- che Anforderungen hinsichtlich der Vorspannkraft der getrennten Zugmitteltrie- be. Außerdem schließt die Erfindung ein, beide parallel zueinander an dem Stellhebel angeordneten Spannrollen verstellbar zu befestigen.

Eine unterschiedliche Wirkungsweise der zwei axial versetzt zueinander ange- ordneten Spannrollen der erfindungsgemäßen Spannvorrichtung kann bevor- zugt mit einem Excenter realisiert werden. Ein solcher in der Spannrolle integ- rierter Arbeitsexzenter wird dabei von einer Torsionsfeder unmittelbar beauf- schlagt. Die Torsionsfeder übt dabei eine Kraftkomponente auf den Arbeitsex- zenter aus, der diesen in eine Richtung beaufschlagt, wodurch die unmittelbar den Arbeitsexzenter umschließende Laufrolle in eine Richtung verdreht wird, die eine erhöhte Vorspannkraft des Zugmittels bewirkt.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, die Spannrollen der Spannvorrichtung mit zueinander abweichenden Durchmessern zu versehen.

Mit dieser Maßnahme kann beispielsweise der Umschlingungswinkel des Zug- mittels an den Riemenscheiben beeinflusst werden, die den Spannrollen der Spannvorrichtung benachbart sind.

Weiterhin sind gemäß der Erfindung die Spannrollen der Spannvorrichtung in zueinander abweichenden Radien zu dem Drehpunkt des Stellhebels positio- niert. Die Zugmittelführung kann beispielsweise die Verschiebung der Spann- rollen an dem Stellhebel erfordern.

Die Erfindung schließt weiterhin eine Spannvorrichtung ein, die drei axial zu- einander versetzte, an einem Schenkelende des Stellhebels angeordnete Spannrollen umfasst. Diese Spannvorrichtung ermöglicht, dass gleichzeitig drei separate Zugmittel von Zugmitteltrieben vorgespannt werden.

Der konstruktive Aufbau der Spannvorrichtung sieht bevorzugt die Anordnung der Spannrollen endseitig des Schenkels an dem Stellhebel vor. Dazu ist der Stellhebel mit einem als Tragrohr ausgebildeten Querträger versehen, der ei- nerseits den axialen Abstand der Spannrollen zueinander definiert und gleich- zeitig eine Basis schafft, auf dem die Spannrollen über ein Radiallager drehbar angeordnet sind.

Alternativ zu einem Kniehebel schließt die Erfindung weiterhin einen beispiels- weise gradlinig gestalteten Stellhebel ein, bei dem das Kraftmittel zwischen der Drehachse der Spannrollen und dem Drehpunkt des Stellhebels angelenkt ist.

Dieser konstruktive Aufbau ermöglicht einerseits einen verkürzten Stellhebel, verbunden mit einem vergrößerten Hub des Kraftmittels.

Als ein geeignetes Kraftmittel für die erfindungsgemäße Spannvorrichtung ist bevorzugt ein hydraulisch wirkendes Bauteil vorgesehen. Das vorteilhaft eine Schraubenfeder einschließende Kraftmittel übt eine ausreichende Kraft auf den Stellhebel aus, wobei die vom Stellhebel übersetzte Kraft mittels der Spannrol- len auf das Zugmittel übertragen wird. Außerdem eignet sich als Kraftmittel für die Spannvorrichtung ein als Schraubenfeder ausgebildetes Federglied.

Die Spannvorrichtung gemäß der Erfindung kann weiterhin mit einem als Ku- gelgewindetrieb ausgelegten Kraftmittel kombiniert werden. Der bevorzugt e- lektrisch ansteuerbare bzw. betätigbare Kugelgewindetrieb der auch als elekt- risch ansteuerbarer Aktuator zu bezeichnen ist, ermöglicht eine stufenlose Ver- stellung der Vorspannkraft der Zugmittel. Der Kugelgewindetrieb eignet sich bevorzugt die Vorspannung der Zugmittel in Abhängigkeit von Betriebsparame- tern der Brennkraftmaschine zu verändern. Die Zugmittelvorspannung kann damit beispielsweise an den jeweiligen Betriebsmodus der Brennkraftmaschine bzw. der anzutreibenden Aggregate angepasst werden.

Als alternative Kraftmittel für die erfindungsgemäße Spannvorrichtung eignen sich weiterhin pneumatisch oder elektro-hydraulisch wirkende Aktuatoren, die als Kraftmittel eingesetztbar sind.

Anstelle eines Kraftmittels bietet es sich an, die erfindungsgemäße Spannvor- richtung mit mehreren, bevorzugt zwei parallel angeordneten Kraftmitteln zu versehen, die direkt mit dem Stellhebel zusammenwirken, zur Erzeugung einer ausreichenden Vorspannkraft der Zugmittel.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt. Es zeigen : Figur 1 schematisch dargestellt, zwei getrennte Zugmitteltriebe, deren Zugmittel über eine Spannvorrichtung vorgespannt sind ; Figur 2 in einer Einzelteilzeichnung die Ansicht einer erfindungsgemäßen Spannvorrichtung ; Figur 3 in einer Schnittdarstellung gemäß dem Verlauf 3-3, die in Figur 2 abgebildete Spannvorrichtung ; Figur 4 eine alternative Anordnung von zwei parallel angeordneten Spannrollen gemäß Figur 3.

Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen Die Figur 1 zeigt schematisch das Trieblayout von zwei separaten Zugmittel- trieben einer Brennkraftmaschine, die axial versetzt zueinander angeordnet sind. Ein erster Zugmitteltrieb 1a der in Figur 1 nicht abgebildeten Brennkraft- maschine dient zum Antrieb von einzelnen Aggregaten, wie Klimakompressor 2, Lenkhilfspumpe 3 und Generator 8. Ein Zugmittel 4 verbindet dabei Riemen- scheiben der einzelnen zuvor genannten Aggregate sowie eine mit der Kurbel- welle 5 der Brennkraftmaschine in Verbindung stehende Riemenscheibe 6, die gleichzeitig das Abtriebsorgan für den Zugmitteltrieb la bildet. Zur Erzielung eines vergrößerten Umschlingungswinkels ist das Zugmittel 4 des Zugmittel- triebs 1 a zwischen dem Klimakompressor 2 und der Lenkhilfspumpe 3 an einer Umlenkrolle 7 geführt. Axial versetzt zu dem Zugmitteltrieb 1 a verläuft der wei- tere Zugmitteltrieb 1b, der zum Antrieb eines Lüfters 9 bestimmt ist. Das Zug- mittel 10 des Zugmitteltriebs 1b verbindet dabei die Riemenscheibe 11 der Kurbelwelle 5 mit dem Lüfter 9 und ist weiterhin an einer Umlenkrolle 12 ge- führt.

Zur Erzielung eines ausreichend vorgespannten Zugmittels 4 und 10 ist eine Spannvorrichtung 13a vorgesehen, mit der gleichzeitig die Zugmittel 4,10 der Zugmitteltriebe la, 1b vorgespannt werden, welche parallel zueinander bzw. axial versetzt zueinander sind. Dazu ist die Spannvorrichtung 13a mit zwei ge- trennten Spannrollen 14,15 versehen, die jeweils einem Zugmittel 4,10 zuge- ordnet sind. Die Spannrollen 14,15 sind dabei endseitig an einem Stellhebel 16 angeordnet, welcher um einen Drehpunkt 17 schwenkbar ist und an dem von den Spannrollen 14,15 gegenüberliegenden Ende ein Kraftmittel 18 ange- lenkt ist. Das als Hydraulikelement wirkende Kraftmittel 18, das einen Hydrau- likkolben in Verbindung mit einer Druckfeder umfasst, ist mit einem ersten An- lenkpunkt 19a ortsfest, jedoch gelenkig, beispielsweise mit dem Gehäuse der Brennkraftmaschine verbunden. Mit dem weiteren Anlenkpunkt 19b ist das Kraftmittel 18 an dem Stellhebel 16 befestigt.

Die Figur 2 zeigt in einer Einzelteilzeichnung die Spannvorrichtung 13a und erläutert deren Einzelteile. Der Stellhebel 16 bildet einen Kniehebel mit unter- schiedlichen Schenkellängen. Endseitig an dem kürzeren Schenkel 22 ist das Kraftmittel 18 angelenkt. Dem länger ausgeführten Schenkel 23 sind die Spannrollen 14,15 zugeordnet. Der weitestgehend eine Dreieckform bildende Stellhebel 16 ist auf einer Verbindungslinie zwischen dem Anlenkpunkt 19b und einer Drehachse 21 der Spannrollen 14,15 mit einer Werkzeugaufnahme 20 versehen. Die für ein separates Werkzeug bestimmte Werkzeugaufnahme 20 ermöglicht eine vereinfachte Montage der Zugmittel 4,10, in dem der Stell- hebel 10 im eingebauten Zustand, beispielsweise entgegen einer Kraftrichtung des Kraftmittels 18 schwenkbar ist um die Montage der Zugmittel 4,10 zu ver- einfachen.

Die Figur 3 zeigt die Spannvorrichtung 13a in einer Schnittdarstellung 3-3 ge- mäß Figur 2. Diese Darstellung verdeutlicht die parallele bzw. axial versetzte Anordnung der Spannrollen 14,15, die gemäß Figur 1, in der Einbaulage den getrennt verlaufenden Zugmitteln 4,10 zugeordnet sind. Die wälzgelagerten Spannrollen 14,15 sind dabei an einem endseitig des Schenkels 23 ausgebil- deten Tragrohr 24 lagefixiert und jeweils mittels Verschraubungen 25a, 25b lösbar befestigt. Zur Bildung des Drehpunktes 17 ist der Stellhebel 16 mit ei- nem Rohrabschnitt 26 versehen, dessen Länge auf der einen Seite des Stell- hebels 16 die Breite des Kraftmittels 18 bzw. die Breite der Spannrolle 14 über- trifft und auf der anderen Seite ebenfalls einen Überstand bildet. Damit ergibt sich eine große Führungslänge, die sich vorteilhaft auf das Schwingungsver- halten der Spannvorrichtung 13a im Betriebszustand auswirkt. Als Kraftmittel 18 sind zwei parallel zueinander, axial versetzte Hydraulikelemente vorgese- hen, die im Anlenkpunkt 19b an Stutzen 27a, 27b des Stellhebels 16 befestigt sind.

Die Figur 4 zeigt die Spannvorrichtung 13b, die sich von der Spannvorrichtung 13a durch voneinander abweichend gestaltete Spannrollen 15, 28 unterschei- det. In der Spannrolle 15, die im Vergleich zu der Spannrolle 28 einen kleine- ren Durchmesser aufweist ist ein Arbeitsexzenter 29 integriert, wodurch sich für die Spannrolle 28 ein Freiheitsgrat einstellt. Diese Maßnahme ermöglicht bei- spielsweise eine vorteilhaft unterschiedliche Vorspannkraft der Zugmitteltriebe 1,8. Der Arbeitsexzenter 29 ist auf einer an dem Stellhebel 16 befestigten Füh- rungshülse 30 über ein Gleitlager 31 exzentrisch gelagert. Außenseitig ist auf dem Arbeitsexzenter 29 ein Radiallager 32 positioniert, welches von einer Lauf- rolle 33 umschlossen ist. Auf der zum Stellhebel 16 gewandten Seite ist dem Arbeitsexzenter 29 eine Torsionsfeder 34 zugeordnet, die mit einem Federen- de an dem Arbeitsexzenter 29 und mit dem weiteren Federende an dem Stell- hebel 16 bzw. einer vorgeschalteten Grundplatte 35 fixiert ist. Die Torsionsfe- der 35 übt eine Kraftkomponente auf den Arbeitsexzenter 29 und der damit in Verbindung stehenden Laufrolle 33 aus, um diese in eine Richtung zu bewe- gen, die eine erhöhte Vorspannkraft des Zugmittels 4 oder 10 verursacht.

Bezugszahlen 1 a Zugmitteltrieb<BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> 1b Zugmitteltrieb 2 Klimakompressor 3 Lenkhilfspumpe 4 Zugmittel 5 Kurbelwelle 6 Riemenscheibe 7 Umlenkrolle 8 Generator 9 Lüfter 10 Zugmittel 11 Riemenscheibe 12 Umlenkrolle 13a Spannvorrichtung 13b Spannvorrichtung 14 Spannrolle 15 Spannrolle 16 Stellhebel 17 Drehpunkt 18 Kraftmittel 19a Anlenkpunkt 19b Anlenkpunkt 20 Werkzeugaufnahme 21 Drehachse 22 Schenkel 23 Schenkel 24 Tragrohr 25a Verschraubung 25b Verschraubung 26 Rohrabschnitt 27a Stutzen 27b Stutzen 28 Spannrolle 29 Arbeitsexzenter 30 Führungshülse 31 Gleitlager 32 Radiallager.

33 Laufrolle 34 Torsionsfeder 35 Grundplatte




 
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