DE10061895B4 - Clamping device for a traction mechanism drive - Google Patents
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Abstract
Spannvorrichtung
für einen
Zugmitteltrieb, insbesondere einen Riementrieb, mit einer an dem Riemen
anliegenden und diesen dadurch spannenden Spannrolle, welche Spannvorrichtung
(1) ein auf den Riemen wirkendes Mittel zur Steuerung oder Regelung
der Riemenspannung in Abhängigkeit
wenigstens eines erfassten, ein Maß für die Riemenspannung darstellenden Parameters
aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannrolle (2) auf einer
Mantelfläche
eines Arbeitsexzenters (12) drehbar gelagert ist, der von einer
Torsionsfeder beaufschlagt und in Richtung einer die Riemenspannung erhöhenden Stellung
bewegt wird, wobei sich die Torsionsfeder einerseits an dem Arbeitsexzenter
(12) und andererseits an einer dreh- und/oder verschiebbar gelagerten Grundplatte
(5) abstützt
und die Riemenspannung entweder durch die Verschiebung oder Verdrehung
a)
der Grundplatte (5), oder
b) einer Adapterplatte (14), auf
der die Grundplatte (5) angeordnet ist, oder
c) eines einstückig mit
dem Arbeitsexzenter (12) verbundenen und die Relativlage des Arbeitsexzenters
(12) zur Grundplatte (5) anzeigenden Zeigers (13) steuer- oder regelbar
ist.Clamping device for a traction mechanism, in particular a belt drive, with a voltage applied to the belt and this exciting tension roller, which tensioning device (1) acting on the belt means for controlling or regulating the belt tension in response to at least one detected, a measure of the belt tension performing Having parameters, characterized in that the tensioning roller (2) is rotatably mounted on a lateral surface of a working eccentric (12) which is acted upon by a torsion spring and moved in the direction of a belt tension increasing position, wherein the torsion spring on the one hand on the working eccentric (12 ) and on the other hand on a rotatably and / or displaceably mounted base plate (5) and the belt tension either by the displacement or rotation
a) the base plate (5), or
b) an adapter plate (14) on which the base plate (5) is arranged, or
c) an integrally connected to the working eccentric (12) and the relative position of the working eccentric (12) to the base plate (5) indicating pointer (13) is controlled or regulated.
Description
Die Erfindung betrifft eine Spannvorrichtung für einen Zugmitteltrieb, insbesondere einen Riementrieb, mit einer an dem Riemen anliegenden und diesen dadurch spannenden Spannrolle gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The The invention relates to a tensioning device for a traction mechanism drive, in particular a belt drive, with a voltage applied to the belt and this characterized exciting tension roller according to the preamble of the claim 1.
Gattungsgemäße Spannvorrichtungen für Riementriebe werden bei Verbrennungsmotoren für Kraftfahrzeuge eingesetzt. Der Riementrieb wird von der Kurbelwelle des Motors angetrieben und kann eine Nockenwelle und eventuell Nebenaggregate, beispielsweise eine Einspritzpumpe oder eine Wasserpumpe, antreiben. Steigende Riemenlängen sowie Drehungleichförmigkeiten der Kurbelwelle begünstigen dynamische Effekte wie Schwingungen des Riemens, die sich nachteilig auf die Nockenwellen übertragen können. Problematisch ist ebenfalls die temperaturbedingte Ausdehnung des Riemenmaterials, die zu einer Veränderung der Riemenspannung bei sehr hohen oder sehr tiefen Temperaturen führt. Ferner neigen Riemen im Laufe der Zeit dazu, sich verschleißbedingt auszudehnen, so dass anfangs eine eigentlich zu hohe Vorspannkraft gewählt wird, die im Laufe der Zeit immer weiter absinkt.Generic clamping devices for belt drives are used in internal combustion engines for motor vehicles used. The belt drive is from the crankshaft of the engine driven and can be a camshaft and possibly ancillaries, for example an injection pump or a water pump. increasing belt lengths as well as rotational irregularities favor the crankshaft dynamic effects such as vibrations of the belt, which are disadvantageous transferred to the camshafts can. Also problematic is the temperature-related expansion of the Belt material that leads to a change in the belt tension at very high or very low temperatures. Furthermore, belts tend in the Over time, due to wear and tear, so that initially a too high biasing force is selected, which continues to decrease over time.
Die dynamischen Effekte treten verstärkt bei hohen Drehzahlen auf, so dass es wünschenswert ist, die Riemenspannung bei hohen Drehzahlen zu erhöhen und bei niedrigen Drehzahlen zu verringern. Betreibt man den Riementrieb mit einer an die hohen Drehzahlen angepassten, konstanten Riemenspannung, so treten bei niedrigen Drehzahlen, beispielsweise im Leerlauf eines Motors, störende Geräusche auf. Bei den bekannten Spannvorrichtungen muss jeweils ein Kompromiss eingegangen werden, um einerseits die dynamischen Effekte und andererseits die Geräuschentwicklung in den Griff zu bekommen. Dieser Zustand ist jedoch unbefriedigend, da geringere Toleranzen eingehalten werden müssen und dementsprechend höhere Fertigungskosten in der Serienfertigung entstehen.The dynamic effects are amplified at high speeds, so it is desirable to adjust the belt tension to increase at high speeds and reduce at low speeds. If you operate the belt drive with a constant belt tension adapted to the high speeds, so occur at low speeds, for example, at idle one Motors, disturbing Noises on. In the known clamping devices must each have a compromise on the one hand the dynamic effects and on the other hand the noise to manage. This condition is unsatisfactory since lower tolerances must be maintained and accordingly higher production costs arising in series production.
In
der
Eine
federnd einstellbare Spannvorrichtung wird in der
In der WO 00/57083 wird ein Verfahren zum Steuern oder Regeln eines Zugmitteltriebs und ein entsprechender Zugmitteltrieb beschrieben. Über einen Sensor werden gegebenenfalls vorhandene Vibrationen in dem Trieb erfasst, anhand des Sensorsignals wird eine mit einem Aktuator verbundene Spannrolle mehr oder weniger stark gegen den Riemen gepresst, um die Vibrationen zu dämpfen.In WO 00/57083 describes a method for controlling or regulating a Traction drive and a corresponding traction drive described. About one Sensor will be any existing vibrations in the shoot detected, based on the sensor signal is a tensioning roller connected to an actuator more or less strongly pressed against the belt to the vibrations to dampen.
Aus
der
Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine Spannvorrichtung zu schaffen, bei der eine optimale Riemenspannung bei allen Betriebszuständen gewährleistet ist.Of the The invention is based on the problem of providing a tensioning device, ensuring optimal belt tension under all operating conditions is.
Zur Lösung dieses Problems ist eine Spannvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgesehen.to solution This problem is a tensioning device with the features of Claim 1 provided.
Bei einer erfindungsgemäßen Spannvorrichtung kann die Riemenspannung in Abhängigkeit von der Riemenscheibendrehzahl gesteuert werden. Dabei ist jeder Drehzahl oder einem vorbestimmten Drehzahlbereich eine bestimmte Riemenspannung zugeordnet, die von der Spannvorrichtung automatisch eingestellt wird. Auf diese Weise kann das bei höheren Drehzahlen benötigte hohe Riemenvorspannkraftniveau realisiert werden, ebenso kann die Riemenvorspannkraft im Bereich der Leerlaufdrehzahl abgesenkt werden, um bei diesem ebenfalls sehr wichtigen Betriebspunkt Zahnriemengeräusche gar nicht erst entstehen zu lassen. Es entfällt das umfangreiche experimentelle Aufsuchen eines Mittelwertes der Vorspannung, der über den ganzen Drehzahlbereich konstant bleibt.In a tensioning device according to the invention, the belt tension can be controlled as a function of the pulley speed. In this case, each speed or a predetermined speed range is associated with a specific belt tension, which is set automatically by the tensioning device. In this way, the high belt pretensioning level required at higher speeds can be realized, as well as the belt pretensioning force in the range of idle rotation be lowered to even at this very important operating point toothed belt noise does not even arise. There is no need for extensive experimentation with an average of the bias voltage, which remains constant over the entire speed range.
Der Parameter kann ein direktes oder ein indirektes Maß für die Riemenspannung sein. Die erfindungsgemäße Spannvorrichtung kann auch zur Erfassung der Riemenkraft ausgebildet sein. Es ist zweckmäßig, sowohl die Riemendrehzahl als auch die Riemenkraft als Parameter zu berücksichtigen und mit diesen Eingangsgrößen eine Regelung bzw. Steuerung der Riemenspannung durchzuführen.Of the Parameter can be a direct or an indirect measure of the belt tension be. The tensioning device according to the invention can also be designed to detect the belt force. It is appropriate, both to consider the belt speed as well as the belt force as parameters and with these input variables one To carry out regulation or control of the belt tension.
Ein besonders ruhiger Lauf lässt sich erreichen, wenn die durch den Riementrieb erzeugten Geräusche messtechnisch erfasst werden. Zu diesem Zweck kann im Bereich des Zugmitteltriebs ein Mikrofon angeordnet sein. Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn die Spannvorrichtung des Zugmitteltriebs sowohl das Riemengeräusch als auch die Riemendrehzahl zur Regelung bzw. Steuerung berücksichtigt.One especially quiet running leaves reach when the noise generated by the belt drive metrologically be recorded. For this purpose, in the area of the traction drive a microphone can be arranged. It is particularly advantageous when the tensioning device of the traction drive both the belt noise as also considered the belt speed for regulation or control.
Bei der erfindungsgemäßen Spannvorrichtung ist die Spannrolle auf einer Mantelfläche eines Arbeitsexzenters drehbar gelagert, der von einer Torsionsfeder beaufschlagt und in Richtung einer die Riemenspannung erhöhenden Stellung bewegt wird, wobei sich die Torsionsfeder einerseits an dem Arbeitsexzenter und andererseits an einer dreh- und/oder verschiebbar gelagerten Grundplatte abstützt. Der Arbeitsexzenter ermöglicht eine bestimmte Voreinstellung bei der Vormontage. Er weist einen bestimmten radialen Schwenkbereich auf und erzeugt eine permanente Vorspannkraft, die zu einer Erhöhung der Riemenspannung führt. Kommt es im Laufe der Zeit zu einer Dehnung des Riemens, so wird diese durch eine entsprechende größere Drehung des Arbeitsexzenters kompensiert.at the tensioning device according to the invention is the tension roller on a lateral surface of a working eccentric rotatably mounted, which is acted upon by a torsion spring and in Direction of a belt tension increasing position is moved, wherein the torsion spring on the one hand to the working eccentric and on the other supported on a rotatably and / or displaceably mounted base plate. Of the Work eccentric allows a certain presetting during pre-assembly. He has a specific one radial pivoting range and generates a permanent biasing force, which leads to an increase the belt tension leads. If it comes to an elongation of the belt over time, so will this by a corresponding larger rotation of the working eccentric compensated.
Um die Riemenspannung während des Betriebs der erfindungsgemäßen Spannvorrichtung zu beeinflussen ist vorgesehen, das auf den Riemen einwirkende Drehmoment der Torsionsfeder durch die Verschiebung bzw. Verdrehung der Grundplatte zu steuern und/oder zu regeln. Die Grundplatte weist dazu einen Befestigungspunkt auf, der zur Befestigung der Spannvorrichtung an einem anderen Bauteil, beispielsweise an einem Motorgehäuse dient. Um diesen Befestigungspunkt ist die Grundplatte in einem gewissen Winkelbereich drehbar. Ebenso kann die Steuerung bzw. Regelung der Riemenspannung über eine lineare oder kurvenförmige Verschiebung der Grundplatte erfolgen, bevorzugt wird jedoch die Befestigung an einem Drehpunkt und die Verdrehung der Grundplatte um diesen Punkt, indem ein Antrieb an einem anderen, vorzugsweise an einem äußeren Punkt der Grundplatte angreift. Alternativ kann auch eine Adapterplatte verschoben bzw. verdreht werden, auf der die Grundplatte befestigt ist. Als weitere Alternative kann der Zeiger verschoben oder verdreht werden, der einstückig mit dem Arbeitsexzenter verbunden ist und die Relativlage des Arbeitsexzenters zur Grundplatte anzeigt.Around the belt tension during the operation of the clamping device according to the invention it is intended to influence the torque acting on the belt the torsion spring by the displacement or rotation of the base plate to control and / or fix. The base plate has an attachment point for this purpose on, for fixing the clamping device to another component, for example, on a motor housing serves. To this attachment point is the base plate in one rotatable certain angle range. Likewise, the control or regulation the belt tension over a linear or curved Displacement of the base plate done, but is preferred Attachment to a fulcrum and the rotation of the base plate to this point, by a drive on another, preferably at an outer point the base plate attacks. Alternatively, an adapter plate be moved or rotated, on which the base plate attached is. As another alternative, the pointer can be moved or rotated be that one piece connected to the working eccentric and the relative position of the working eccentric to the base plate displays.
Es hat sich als besonders günstig herausgestellt, wenn die Grundplatte elektrisch antreibbar ist, beispielsweise in dem ein Elektromotor als Antrieb verwendet wird. Denkbar ist ebenfalls, die Steuerung bzw. Regelung der Riemenspannung rein mechanisch auszuführen. Infrage kommen aber auch hydraulische Lösungen, bei spielsweise kann ein Hydraulikzylinder verwendet werden. Alternativ ist auch eine pneumatische Lösung denkbar, die mittels einer Unterdruckdose verwirklicht wird. Daneben sind selbstverständlich auch sämtliche sinnvollen Kombinationen dieser Antriebskomponenten möglich. Anstelle der Grundplatte kann auch die Adapterplatte zur Steuerung bzw. Regelung der Riemenspannung bewegt werden.It has proved to be particularly favorable exposed when the base plate is electrically driven, for example in which an electric motor is used as a drive. It is conceivable also, the control or regulation of the belt tension purely mechanical perform. In question, but also hydraulic solutions, for example, can a hydraulic cylinder can be used. Alternatively is also one pneumatic solution conceivable, which is realized by means of a vacuum box. Besides are natural also all meaningful combinations of these drive components possible. Instead of The base plate can also be the adapter plate for control or regulation the belt tension to be moved.
Der Antrieb der erfindungsgemäßen Spannvorrichtung kann beispielsweise ein elektromotorischer Spindelantrieb sein, der an einem drehpunktfernen Abschnitt der Grundplatte oder der Adapterplatte angreift. Auf diese Weise ergibt sich ein relativ langer Hebelarm zum Drehpunkt, so dass eine geringe Antriebskraft und ein geringer Betätigungsweg ausreicht. Der Antrieb kann eine rotatorische Bewegung ausführen, angesichts der relativ kleinen Antriebsbewegungen im Millimeterbereich kann der Antrieb auch eine lineare Bewegung ausführen, die dennoch zu einer Drehung der Grundplatte oder der Adapterplatte um ihren Dreh- bzw. Befestigungspunkt führt. Es können auch zusätzliche Feder- und/oder Dämpferelemente vorgesehen sein, um eine bestimmte Federungs- oder Dämpfungscharakteristik einzustellen oder um unerwünschte Schwingungen zu beseitigen. Sollte die Steuerung bzw. die Regelung der Riemenspannung ausfallen, beispielsweise durch eine Unterbrechung der Stromversorgung des Antriebsmotors, kann vorgesehen sein, dass die Torsionsfeder die Spannrolle in eine mittlere Stellung bewegt, so dass die Riemenspannung zwar nicht in allen Drehzahlbereichen optimal ist, dennoch ist der sichere Betrieb der erfindungsgemäßen Spannvorrichtung gewährleistet.Of the Drive the tensioning device according to the invention may be, for example, an electromotive spindle drive, at a fulcrum distal portion of the base plate or the Adapter plate attacks. This results in a relatively long Lever arm to the fulcrum, allowing a low driving force and a low actuation sufficient. The drive can perform a rotational movement, given the relative small drive movements in the millimeter range, the drive also perform a linear motion, nevertheless to a rotation of the base plate or the adapter plate leads around its turning or attachment point. There may also be additional Spring and / or damper elements be provided to adjust a certain suspension or damping characteristics or unwanted Eliminate vibrations. Should the controller or the regulation the belt tension fail, for example, by an interruption the power supply of the drive motor, it can be provided that the torsion spring moves the tension roller to a middle position, so that the belt tension is not in all speed ranges is optimal, yet the safe operation of the clamping device according to the invention guaranteed.
Der Antrieb lässt sich besonders einfach an einem Zeiger befestigen, der standardmäßig bei Spannvorrichtungen vorhanden ist. Dieser Zeiger wird zur Vormontage bzw. später nach einem Austausch des Riemens benötigt, um die Relativlage des Arbeitsexzenters zur Grundplatte anzuzeigen. Dazu ist der Zeiger einstückig mit dem Arbeitsexzenter verbunden und bewegt sich synchron mit diesem, so dass eine einfache optische Kontrolle der Stellung und damit der Riemenspannung möglich ist. Der Antrieb lässt sich sehr einfach mit der Grundplatte verbinden, indem der Endabschnitt der Grundplatte mit dem Antrieb verbunden wird. Auf diese Weise kann ein mechanisches Riemenspannsystem in einer Grundver sion mit konstanter Riemenspannung und in einer verbesserten Version mit einer Steuerung bzw. Regelung der Riemenspannung hergestellt werden.The drive is particularly easy to attach to a pointer, which is standard on clamping devices. This pointer is needed for pre-assembly or later after a replacement of the belt to indicate the relative position of the working eccentric to the base plate. For this purpose, the pointer is integrally connected to the working eccentric and moves in synchronism with this, allowing a simple optical control of the position and thus the belt tension is possible. The drive can be easily connected to the base plate by the end portion of the base plate is connected to the drive. In this way, a mechanical belt tensioning system in a basic version with constant belt tension and in an improved version with a control of the belt tension can be produced.
Bei bestimmten Platzverhältnissen kann der Fall auftreten, dass sich die Spannvorrichtung nicht ohne weiteres auf oder an einem Motorengehäuse anbringen lässt. Dieses kann beispielsweise dann der Fall sein, wenn die gehäuseseitigen Befestigungspunkte zu weit von der Position der Spannvorrichtung entfernt sind. Um die Spannvorrichtung dennoch einsetzen zu können empfiehlt es sich, die Grundplatte auf einer dreh- und/oder verschiebbar gelagerten Adapterplatte anzuordnen. Die Grundplatte ist fest mit der Adapterplatte verbunden, diese wiederum ist um ihren Befestigungspunkt herum drehbar. Alternativ kann selbstverständlich auch hier eine lineare Bewegungsmöglichkeit bzw. eine Kombination vorgesehen sein. Neben dem Drehpunkt weist die Adapterplatte vorzugsweise in ihrem Randbereich einen Anschlusspunkt auf, an dem ein Antrieb angreift. Die Bewegung des Antriebs führt zu einer Drehung der Adapterplatte mitsamt der Grundplatte und der darauf befestigten Spannrolle um ihren Drehpunkt. Als Antriebe kommen die gleichen Antriebe wie bei der Grundplatte infrage, vorzugsweise ein Elektromotor oder eine Unterdruckdose.at certain space conditions It may happen that the clamping device does not work without it another can be mounted on or on a motor housing. This may for example be the case when the housing side Fixing points too far from the position of the clamping device are removed. In order to use the clamping device nevertheless recommends it is, the base plate on a rotatably and / or displaceably mounted To arrange adapter plate. The base plate is fixed to the adapter plate connected, which in turn is rotatable about its attachment point. Alternatively, of course Here too a linear movement possibility or a combination be provided. In addition to the fulcrum, the adapter plate preferably in its edge region on a connection point on which a drive attacks. The movement of the drive leads to a rotation of the adapter plate together with the base plate and the attached tensioning roller around its fulcrum. As drives come the same drives as in the base plate in question, preferably an electric motor or a vacuum box.
Eine vorteilhafte und besonders kostengünstige Variante der erfindungsgemäßen Spannvorrichtung ergibt sich, wenn die Spannrolle nur zwei Betriebsstellungen besitzt, wobei die erste Stellung einer geringen Riemenkraft und die zweite Stellung einer hohen Riemenkraft zugeordnet ist. Eine dementsprechende Steuerung oder Regelung kann besonders einfach und damit kostensparend aufgebaut sein.A advantageous and particularly inexpensive variant of the clamping device according to the invention results when the tension pulley has only two operating positions, wherein the first position of a low belt force and the second Position of a high belt force is assigned. A corresponding Control or regulation can be particularly simple and thus cost-saving be constructed.
Die erfindungsgemäße Spannvorrichtung eignet sich insbesondere für einen Riementrieb eines Verbrennungsmotors eines Kraftfahrzeugs. Darin ist jedoch keine Beschränkung zu sehen, sondern die der Erfindung zugrunde liegende Idee eignet sich ebenso für Keilriemen, Bänder, Ketten und dergleichen.The The clamping device according to the invention is suitable especially for a belt drive of an internal combustion engine of a motor vehicle. This is not a limitation but the idea underlying the invention is suitable also for yourself V-belts, belts, Chains and the like.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand mehrerer Ausführungsbeispiele näher beschrieben. Weitere Vorteile und Einzelheiten ergeben sich aus den Figuren, in denen:The Invention will be described below with reference to several embodiments. Further Advantages and details emerge from the figures, in which:
In
Die
gesamte Spannvorrichtung
Auf
der gehäusenahen
Seite der Spannvorrichtung
In
Bei
der erfindungsgemäßen Spannvorrichtung
ist im Bereich des äußeren Abschnitts
Um
die Vorspannkraft des Riemens zu verändern, wird der Elektromotor
Die
erfindungsgemäße Spannvorrichtung kann
derart ausgebildet sein, dass die Riemenspannung in bestimmten Zeitabständen messtechnisch erfasst
wird. Ebenso wird die momentane Motor- oder Riemenscheibendrehzahl
berücksichtigt.
Ein Sensor zur Erfassung der Drehzahl ist ohnehin bei jedem Verbrennungsmotor
vorhanden. Das entsprechende Signal kann einfach vom Steuergerät des Motors
abgegriffen werden. Gegebenenfalls können weitere Parameter berücksichtigt
werden, beispielsweise die Außentemperatur
oder andere spezifische Motorendaten. Aus den gemessenen Parametern
ergibt sich ein optimaler Wert für
die Riemenspannung, der mit dem aktuellen Wert verglichen wird.
Die Riemenspannung kann durch die Verdrehung der Grundplatte geregelt
werden, so dass Soll- und
Istwert zusammenfallen. Dementsprechend wird die Grundplatte
Ein
weiteres, ebenfalls besonders vorteilhaftes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Spannvorrichtung
ist in
Ein
drittes Ausführungsbeispiel
der erfindungsgemäßen Spannvorrichtung
geht aus
- 11
- Spannvorrichtungjig
- 22
- Spannrolleidler
- 33
- Befestigungsschraubefixing screw
- 44
- Einstellexzenteradjusting eccentric
- 55
- Grundplattebaseplate
- 66
- Außenabschnittouter portion
- 77
- FedereinhängepunktFedereinhängepunkt
- 88th
- Einbuchtungindentation
- 99
- Antriebshebeldrive lever
- 1010
- Elektromotorelectric motor
- 1111
- Zentrumcenter
- 1212
- Arbeitsexzenterworking eccentric
- 1313
- Zeigerpointer
- 1414
- Adapterplatteadapter plate
- 1515
- Befestigungspunktattachment point
- 1616
- Befestigungsschraubefixing screw
- 1717
- Befestigungspunktattachment point
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