Spannsystem mit zwei getrennten, um eine Drehachse schwenkbaren Spannvorrichtungen

Beschreibung Gebiet der Erfindung Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Spannsystem eines Zugmitteltriebs einer Brennkraftmaschine. Ein Zugmittel verbindet dabei verschiedene Riemenscheiben oder Räder von einzelnen Abtriebs- oder Antriebsorganen der Brennkraftmaschine. Das Spannsystem umfasst zwei getrennte Spannvorrichtungen, die jeweils einen von einem Kraftmittel beaufschlagten Schwenkarm einschließen. Eine an dem Schwenkarm positionierte, drehbar gelagerte Spannrolle ist in einer Einbaulage an dem Zugmittel abgestützt.

Hintergrund der Erfindung Zugmitteltriebe werden allgemein zur Übertragung von Drehmomenten zwischen Wellen eingesetzt, wobei ein Zugmittel die Riemenscheiben oder Kettenräder von den einzelnen Abtriebs- oder Antriebsorganen verbindet. Das eingeleitete Moment einer antreibenden Welle wird dabei in eine Zugkraft des Zugmittels übersetzt, welche ihrerseits an der angetriebenen Welle eine ent- sprechende Momenteneinleitung sicherstellt. Im Betriebszustand bildet sich im Zugtrum zwischen der antreibenden und der angetriebenen Welle eine über die Vorspannung des Zugmittels hinausgehende Vorspannkraft, während der als Leertrum bezeichnete Bereich des Zugmittels entlastet wird. Die Kraftübertragung kann sowohl formschlüssig, beispielsweise mittels einer Kette oder eines Zahnriemes und / oder reibschlüssig, beispielsweise durch einen Keilriemen erfolgen. Unabhängig von der Wahl des Zugmittels wird für die Momentenübertragung ein Spannsystem für das Zugmittel benötigt, welches die notwendige Vorspannung und insbesondere bei Riementrieben den erforderlichen Anpressdruck des Riemens an den mit den Wellen in Verbindung stehenden Riemenscheiben sicherstellt.

Die Vorspannung des Zugmittels wird mittels eines Spannsystems erreicht, das bevorzugt ein als Spannrolle ausgebildetes Andrückelement aufweist, welches unmittelbar an dem Zugmittel abgestützt ist. Ein im Spannsystem integriertes oder alternativ mit dem Spannsystem in Verbindung stehendes Kraftmittel sorgt für eine Vorspannkraft, mit der die Spannrolle an dem Zugmittel anliegt. Beispielhaft zeigt das US-Patent 4,698,049 ein Spannsystem mit einem ortsfesten Basisteil, dem ein Schwenkarm zugeordnet ist, der endseitig eine drehbare, an einem Zugmittel abgestützte Spannrolle umfasst. Zur Erzielung einer ausreichenden Vorspannkraft ist in dem Spannsystem als Kraftmittel eine Torsionsfeder integriert, deren Federenden zwischen dem ortsfesten Basisteil und dem Schwenkarm angeordnet sind.

Aus der US-Patentanmeldung 2006/0287146 A1 ist ein Zugmitteltrieb einer Brennkraftmaschine bekannt, bei dem das Spannsystem zur Vorspannung des Zugmittels zwei Spannvorrichtungen umfasst, von denen eine vorgeordnet und die weitere einem Generator-Riemenrad nachgeordnet an dem Zugmittel abgestützt ist. Eine erste Spannvorrichtung umfasst als Kraftmittel eine zwischen einem ortsfesten Anlenkpunkt und einem Schwenkhebel der Spannvorrichtung angeordnete Druckfeder. Die weitere Spannvorrichtung schließt als Kraftmittel eine innerhalb der Vorrichtung integrierte Torsionsfeder ein, die einen Hebel mit endseitiger Spannrolle beaufschlagt. Dieser bekannte Aufbau erfordert einen relativ großen, das Zugmittellayout unmittelbar beeinflussenden Bauraum.

Zusammenfassung der Erfindung Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Wirksamkeit sowie den Bauraum eines Spannsystems für einen Zugmitteltrieb zu optimieren, das zwei Spannvorrichtungen erfordert. Die Lösung dieser Problemstellung ergibt sich aus den Merkmalen des Anspruchs 1 .

Die Erfindung geht demnach aus von einem zwei unabhängige Spannvorrich- tungen umfassenden Spannsystem für einen Zugmitteltrieb, wobei die Schwenkarme beider Spannvorrichtungen um eine übereinstimmende Drehachse schwenkbar sind. Der erfindungsgemäße Aufbau sieht weiterhin vor, dass die Kraftmittel übereinstimmend jeweils zwischen einem ortsfesten An- lenkpunkt, beispielsweise dem Gehäuse der Brennkraftmaschine und dem Schwenkarm der betreffenden Spannvorrichtung eingesetzt sind.

Durch das Spannsystem, das erfindungsgemäß ausgeführt, zwei auch als Hebelsysteme zu bezeichnende, eine gemeinsame Drehachse einschließende Schwenkarme umfasst, stellt sich vorteilhaft ein großer Freiraum für die geo- metrische Gestaltung des Spannsystems ein. Damit verbessert sich die Einbausituation des Spannsystems, da der verfügbare Bauraum optimal ausgenutzt werden kann.

Weiterhin bietet die erfindungsgemäße unmittelbare Anlenkung der Kraftmittel an den beispielsweise als Kniehebel gestalteten, in der Einbausituation axial zueinander versetzten Schwenkarmen die Möglichkeit, den erforderlichen Bauraum für das Spannsystem zu optimieren. Gleichzeitig ermöglicht eine individuelle Kraftmittel-Anlenkung eine positive Einflussnahme auf die Wirkungsweise der jeweiligen Spannvorrichtung.

Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche 2 bis 9.

Zur Erzielung einer optimalen Beaufschlagung der einzelnen Spannvorrichtun- gen können für die einzelnen Spannvorrichtungen erfindungsgemäß unterschiedliche, linear wirkende Kraftmittel eingesetzt werden. Bevorzugt werden dazu mechanische, insbesondere eine Druckfeder einschließende Kraftmittel oder hydraulische Kraftmittel vorgesehen. Weiterhin sind erfindungsgemäß mechanische Kraftmittel in Verbindung mit einer hydraulischen Dämpfung einsetzbar. Die Erfindung ist weiterhin auf ein Spannsystem übertragbar, dessen Spannvorrichtungen übereinstimmend wirkende und aufgebaute Kraftmittel, wie beispielsweise zwei hydraulische Spannsysteme einschließen, deren Schwenkarme um eine übereinstimmende Drehachse schwenkbar sind.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Schwenkarme der einzelnen Spannvorrichtungen übereinstimmende oder voneinander abweichende Hebellängen zwischen der Schwenkarm-Drehachse und einem Anlenkpunkt des Kraftmittels aufweisen. Alternativ oder ergänzend dazu kann die Hebellänge zwischen der Drehachse der Schwenkarme und einem Drehpunkt der jeweiligen Spannrolle übereinstimmen oder voneinander abweichend ausgelegt werden. Dieses Auslegungskonzept kann mit einer Kraftmittelwahl oder einer Kraftmittelvariation kombiniert werden, um die Vorspannkraft des Zugmittels individuell zu beeinflussen.

Gemäß einer bevorzugten Anwendung wird die Erfindung für einen Zugmitteltrieb vorgesehen, der einen riemengetriebenen Startergenerator einschließt. In der Startphase erfolgt der Antrieb der Brennkraftmaschine sowie des zugehöri- gen Zugmitteltriebs von dem Startergenerator. Nach erfolgtem Start der Brennkraftmaschine und dem Erreichen der Startdrehzahl übernimmt die Brennkraftmaschine den Antrieb des Zugmitteltriebs, wobei der Startergenerator in den generatorischen Betrieb wechselt. Bei Zugmitteltrieben mit einem riemengetriebenen Startergenerator kommt es zu einem Wechsel zwischen dem Start beziehungsweise Boosten zum generatorischen oder rekuperativen Betrieb zu einem Wechsel des Zugtrums und des Leertrums, da das den Zugmitteltrieb treibende Organ zwischen dem Startergenerator und der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine wechselt. Um einen möglichst schlupffreien und geräuschlosen Betrieb zu gewährleisten, ist in jedem Betriebspunkt des Leertrums eine Mindestvorspannung des Zugmittels zur Übertragung des Antriebsdrehmomentes erforderlich. Das erfindungsgemäße Spannsystem, das eine individuelle Auslegung der einzelnen Spannvorrichtungen einschließt, ermöglicht eine optimale Anpassung an alle Betriebszustände. Vorteilhaft stellt sich dadurch eine erhöhte Lebensdauer des Zugmittels sowie anderer Bauteile des Zugmitteltriebs ein, wie z.B. die Wälzlager von Riemenscheiben.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, das erfindungsgemäße Spannsystem so anzuordnen, dass im generatorischen Zyklus des Zugmitteltriebs die Spannvorrichtung mit einem mechanischen Kraftmittel das Leertrum und die weitere, ein hydraulisches Kraftmittel beinhaltende Spannvorrichtung das Zugtrum beaufschlagt. Dazu stellt sich eine Einbaulage des Spannsystems ein, bei der die Riemenscheibe des Generators zwischen den Spannrollen der zwei Spannvor- richtungen platziert ist. Damit kann vorteilhaft während des generatorischen Betriebs des Startergenerators ein entkoppelter Effekt, ähnlich einem Generatorfreilauf oder Generatorentkoppler realisiert werden. Gleichzeitig kann sich durch diese gewählte Anordnung des Spannsystems während der Startphase weiterhin das Zugtrum nahezu vollständig durchstrecken, wodurch sich vorteil- haft die Kräfte auf die Spannrolle reduzieren. Gleichzeitig bewegt sich die Spannrolle der weiteren Spannvorrichtung entsprechend in den Trieb hinein, wodurch der Zugmittel-Umschlingungsgrad an der Generator-Riemenscheibe weitestgehend konstant bleibt und kein Schlupfrisiko entsteht. Das erfindungsgemäße Spannsystem kann so abgestimmt werden, dass sich vorteilhaft für die Spannrollen bei der Spannvorrichtung ein gewünschter minimaler Stellweg ergibt.

Die Erfindung ermöglicht außerdem einen gemeinsamen ortsfesten Abstütz- punkt beziehungsweise Anlenkpunkt für die Kraftmittel beider Spannvorrich- tungen vorzusehen. Durch diese Maßnahme kann ebenfalls der erforderliche Bauraum und der Montageaufwand des Spannsystems vorteilhaft reduziert werden.

Zur Schaffung einer Baueinheit bietet es sich gemäß der Erfindung an, die Spannvorrichtung des Spannsystems im Bereich der Drehachse zu verbinden. Ergänzend dazu kann diese gleichzeitig eine Verliersicherung bildende formschlüssige Verbindung als eine Drehwinkelbegrenzung für die einzelnen Schwenkarme der Spannvorrichtungen ausgeführt werden. Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zei- gen:

Figur 1 ein erfindungsgemäßes Spannsystem im Einbauzustand;

Figur 2 in einer Einzelteilzeichnung ein Spannsystem gemäß der Erfin- dung mit zwei Spannvorrichtungen.

Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen

Die Figur 1 zeigt in einer Ansicht einen Ausschnitt von der Stirnseite einer Brennkraftmaschine und verdeutlicht den Aufbau eines als Riementrieb ausgeführten Zugmitteltriebs 1 . Ein Zugmittel 2 des Zugmitteltriebs 1 verbindet Riemenscheiben von unterschiedlichen Aggregaten beziehungsweise Antriebsoder Abtriebsorganen der Brennkraftmaschine 3 wie die Kurbelwelle 4, den Generator 5, die Wasserpumpe 6 sowie ein weiteres Aggregat 7. Dem im Uhr- zeigersinn umlaufenden Zugmitteltrieb 1 ist ein Spannsystem 8 zugeordnet, bestehend aus zwei Spannvorrichtungen 9,10, deren zugehörige Spannrollen 1 1 ,12 zur Erzielung einer ausreichenden Vorspannung kraftschlüssig an dem Zugmittel 2 abgestützt sind. Der Aufbau beider Spannvorrichtungen 9,10 um- fasst jeweils einen Schwenkarm 13,14, die axial zueinander versetzt über eine gemeinsame Drehachse 15 schwenkbar angeordnet sind. Die Spannvorrichtung 9 wird von einem mechanisch, hydraulisch wirkenden Kraftmittel 16 und die Spannvorrichtung 10 von einem mechanischen Kraftmittel 17 beaufschlagt, die jeweils gelenkig an den zugehörigen Schwenkarmen 13,14 befestigt sind. Gegenseitig sind die Kraftmittel 16,17 an ortsfesten Anlenkpunkten 18,19 der Brennkraftmaschine 3 gelenkig angeordnet. Das Layout des Zugmitteltriebs 1 entspricht dem eines riemengetriebenen Startergenerators. In einer Startphase erzeugt der Generator 5 ein Antriebsmoment zum Start der Brennkraftmaschine 3. In diesem Betriebszustand bildet der Riementrum zwischen dem Generator 5 und der Kurbelwelle 4 einen Zugtrum, an dem die Spannrolle 12 der Spannvorrichtung 10 abgestützt ist. Die Spannrolle 1 1 der Spannvorrichtung 9 ist in der Startphase einem Leertrum des Zugmittels 2 zwischen den Riemenscheiben des Generators 5 und der Wasserpumpe 6 zugeordnet. Durch die Verwendung unterschiedlicher Kraftmittel 16,17 sowie geometrisch abweichender Schwenkarme 13,14 besteht die Möglichkeit, über die Spannvorrichtung 9,10 unterschiedliche Vorspannkräfte an dem Zugmittel 2 zu realisieren . Weiterhin sind abweichende Hebellängen Si und S ₂ zwischen der Drehachse 15 und den jeweiligen Anlenkpunkten der Kraftmittel 16,17 an den Schwenkarme 13,14 vor- gesehen, die ebenfalls die Vorspannkraft der Spannvorrichtungen 9,10 unmittelbar beeinflussen.

Die Figur 2 zeigt das Spannsystem 8 in einer Einzelteilzeichnung und verdeutlicht weitere Details des Spannsystems 8. Zur Realisierung einer alle Bauteile des Spannsystems 8 einschließenden Baueinheit sind die Spannvorrichtungen 9,10 im Bereich der Drehachse 15 formschlüssig miteinander verbunden. Die bevorzugt auch als Transport- oder Verliersicherung gestaltete Verbindung schließt weiterhin eine Drehwinkelbegrenzung 20 ein, bestehend aus einem axial vorspringenden Ansatz 21 des Schwenkarms 14 sowie einem radialen Anschlag 22 des Schwenkarms 13.

Bezugszahlen

1 Zugmitteltrieb

2 Zugmittel

3 Brennkraftmaschine

4 Kurbelwelle

5 Generator

6 Wasserpumpe

7 Aggregat

8 Spannsystem

9 Spannvorrichtung

10 Spannvorrichtung

1 1 Spannrolle

12 Spannrolle

13 Schwenkarm

14 Schwenkarm

15 Drehachse

16 Kraftmittel

17 Kraftmittel

18 Anlenkpunkt

19 Anlenkpunkt

20 Drehwinkelbegrenzung

21 Ansatz

22 Anschlag