Bezeichnung der Erfindung
Vorrichtung zur schwenkbaren Lagerung eines Antriebsorgans
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Vorrichtung zur schwenkbaren Lagerung eines, einem Zugmitteltrieb einer Brennkraftmaschine zugeordneten Antriebsorgans. Diese Vorrichtung umfasst ein Drehlager zwischen einem orts- festen Bauteil und dem Antriebsorgan. Ein Zugmittel des Zugmitteltriebs verbindet Laufscheiben oder Riemenscheiben eines Abtriebsorgans, d.h. eine mit der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine verbundene Riemenscheibe, mit einer Riemenscheibe eines Antriebsorgans. Das im Betriebszustand schwenkbare Antriebsorgan übernimmt gleichzeitig die Funktion einer Spannvorrichtung für den Zugmitteltrieb. Dazu wird das schwenkbar angeordnete Antriebsorgan von einem Federmittel beaufschlagt, zur Erzielung einer erhöhten Vorspannung des Zugmittels im Betriebszustand.
Hintergrund der Erfindung
Heutige Brennkraftmaschinen sind versehen mit verschiedenen Einzelaggregaten, wie Wasserpumpe, Klimakompressor, Lenkhilfspumpe oder Generator, die vorzugsweise mittels eines Zugmitteltriebs angetrieben werden. Dazu verbindet das Zugmittel, insbesondere ein Riemen, die einzelnen Riemenscheiben der anzutreibenden Aggregate, den Antriebsorganen, mit der Riemenscheibe des Abtriebsorgans, die drehfest mit der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine verbunden ist. Der schlupffreie Antrieb aller anzutreibenden Aggregate erfordert
eine Spannvorrichtung, die in Verbindung mit einem Federmittel eine ausreichende Vorspannung des Zugmittels sicherstellt.
Aus der DE 43 00 178 C1 ist eine Spannvorrichtυng bekannt, deren Spannrolle im eingebauten Zustand an dem Zugmittel kraftbeaufschlagt abgestützt ist. Diese Spannvorrichtung umfasst weiterhin ein ortsfest angeordnetes Basisteil, dessen Symmetrieachse gleichzeitig eine Drehachse für den Schwenkarm bildet, an dem außenseitig die Spannrolle drehbar angeordnet ist. Zur Erzielung einer kraftschlüssigen AbStützung der Spannrolle an dem Zugmittel ist zwi- sehen dem Basisteil und dem Schwenkarm eine Torsionsfeder angeordnet.
Die DE 100 57 818 A1 zeigt einen als Zweischeibentrieb ausgebildeten Zugmitteltrieb einer Brennkraftmaschine. Der Antrieb des Zugmitteltriebs erfolgt dabei über ein drehstarr mit einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine verbundenes Abtriebsorgan, das über ein Zugmittel, einen Riemen, die weitere Riemenscheibe des Antriebsorgans verbindet. Eine ausreichende Vorspannung des Zugmittels, zur Erzielung eines schlupffreien Antriebs, wird mit dem schwenkbaren Antriebsorgan erreicht, das zusätzlich von einem Federmittel kraftbeaufschlagt ist.
Zusammenfassung der Erfindung
Der Erfindung liegt die Problemstellung zugrunde, für ein schwenkbar angeordnetes Antriebsorgan eines Zugmitteltriebs eine reibungsarme Lagerung zu realisieren.
Diese Aufgabenstellung wird durch die Merkmale von Anspruch 1 gelöst. Erfindungsgemäß umfasst die Vorrichtung zur schwenkbaren Lagerung des als Startergenerator ausgebildeten Antriebsorgans ein zwischen dem Antriebsor- gan und der Brennkraftmaschine positioniertes Drehlager. Der Aufbau dieses Drehlagers schließt zwei axial beabstandete, einstückig mit dem Startergenerator bzw. dem Antriebsorgan in Verbindung stehende Halter ein, die auch als Befestigungslaschen zu bezeichnen sind. Zwischen den eine Aufnahme bil-
denden Haltern ist im eingebauten Zustand ein ortsfest an der Brennkraftmaschine angeordnetes Gehäuse eingesetzt, das eine Bohrung einschließt. Eine Längsachse der Gehäusebohrung korrespondiert dabei mit Bohrungen in den axial beabstandet angebrachten Haltern des Startergenerators. Die Größe der Bohrung in dem Gehäuse ist so ausgeführt, dass diese einen Hohlbolzen aufnehmen kann. Wobei in die zentrale Längsbohrung des Hohlbolzens in der Einbaulage eine Verschraubung eingesetzt ist, die gleichfalls durch die Bohrungen der axial beabstandeten Halter geführt ist. Ein sich zwischen dem Hohlbolzen und der Bohrung des Gehäuses einstellender Ringspalt ist zur Aufnahme eines Gleitlagers bestimmt.
Das erfindungsgemäße Drehlager, das eine Drehachse des Startergenerators bildet, ermöglicht insbesondere für Großserien eine vereinfachte Montage, bei der mittels einer zentralen Verschraubung des Drehlagers der Startergenerator an dem Gehäuse montierbar ist. Erfindungsgemäß sind der Hohlbolzen sowie das Gleitlager in der Bohrung des Gehäuses positioniert, wodurch ein verliergesichertes, weitestgehend vorkomplettiertes Drehlager realisierbar ist, was den erforderlichen Montageaufwand verringert.
Die Erfindung ermöglicht dem Hersteller von Startergeneratoren in Abstimmung mit dem Fahrzeug- bzw. Brennkraftmaschinen-Hersteller eine normierte Anordnung der Halter an dem Startergenerator in Verbindung mit dem ortsfest angeordneten Gehäuse zu realisieren. Mit dem einheitlichen Aufnahmeprofil dieser Bauteile kann eine vorteilhaft vergrößerte Bauteilübereinstimmung erzielt werden. Folglich bietet es sich an, unterschiedliche Startergeneratoren jeweils mit einer gleichen Befestigung bzw. mit einem übereinstimmend ausgelegten Drehlager zu versehen, unabhängig von der Größe, der Leistung oder anderen Randbedingungen.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche 2 bis 12.
Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass dem Hohlbolzen an beiden Stirnseiten jeweils eine auch als Zwischenscheibe zu bezeichnende Deckscheibe zugeordnet ist. Die Deckscheibe hat die Aufgabe, eine größere Abstützfläche des Hohlbolzens an den Haltern des Startergenerators zu ge- währleisten. Diese Maßnahme verringert entscheidend die Flächenpressung im Kontaktbereich zwischen dem Hohlbolzen und den Haltern.
Zur Zentrierung der Deckscheiben bilden die Hohlbolzen vorteilhaft an beiden Enden eine als Stufe ausgebildete Aufnahme. Eine verliergesicherte Anord- nung der Deckscheiben an dem Hohlbolzen kann mittels einer definierten maßlichen Abstimmung zwischen dem Innendurchmesser der Deckscheiben und dem Außendurchmesser des Hohlbolzens im Bereich der Aufnahme erreicht werden. Dazu eignet sich beispielsweise eine Übergangspassung bzw. eine Presspassung, wodurch die Deckscheiben mit dem Hohlbolzen und gleichfalls der Hohlbolzen gegenüber dem Gehäuse verliergesichert ist. Zur Erzielung dieser Lagesicherung, der einen axialen Austritt des Hohlbolzens aus der Bohrung des Gehäuses wirksam unterbindet, übertrifft der Außendurchmesser der Deckscheiben einen Außendurchmesser des Hohlbolzens.
Die Auslegung der Deckscheiben in Verbindung mit dem Hohlbolzen sieht weiterhin vor, dass die Wandstärke der Deckscheiben ein axiales Tiefenmaß der Aufnahme übertrifft. Dadurch stellt sich ein axialer Vorsprung bzw. axialer Ü- berstand der Deckscheiben gegenüber den Stirnseiten des Hohlbolzens ein, wodurch eine unmittelbare Abstützung des Hohlbolzens an den Haltern des Startergenerators unterbunden ist.
Ein weiterer vorteilhafter Aufbau der erfindungsgemäßen Vorrichtung bezieht sich auf die Führung des Gehäuses gegenüber dem Hohlbolzen bzw. den zugehörigen Deckscheiben. Um eine unmittelbare Abstützung des Gehäuses an den Deckscheiben zu vermeiden, sind Anlaufscheiben vorgesehen, die in einem stirnseitigen offenen Einbauraum des Gehäuses drehstarr eingesetzt sind, und die gegenüber der Stirnseite des Gehäuses axial überstehen. Die Anlaufscheibe übernimmt die Aufgabe eines Axiallagers, wodurch bei einer Schwenk-
bewegung des Antriebsorgans bzw. des Startergenerators die Anlaufscheibe einen Kontaktbereich, Kontaktflächen mit den zugehörigen Deckscheiben bildet. Vorzugsweise stellt sich ein Einbauspiel zwischen der jeweiligen Anlaufscheibe und der Deckscheibe ein. Die Anlaufscheibe ist bevorzugt aus einem verschleißfesten und reibungsmindemden Werkstoff hergestellt. Alternativ eignet sich eine Anlaufscheibe aus Stahl, wobei zumindest die der Deckscheibe zugewandte Fläche der Anlaufscheibe eine reibungsmindemde, beispielsweise eine Teflon-Beschichtung aufweist.
Zur Erzielung einer definierten Einbaulage der Anlaufscheibe bietet sich vorzugsweise eine stirnseitige, formschlüssige Aufnahme der Anlaufscheibe in einer stirnseitig offenen Aussparung des Gehäuse an. Die axiale Tiefe der Aussparung unterschreitet dabei die Wandstärke der An I auf seh ei be, wodurch sich in der Einbaulage ein axialer Überstand der Anlaufscheibe zu der Stirnsei- te des Gehäuses einstellt. Diese Anordnung der Anlaufscheibe gewährleistet gleichzeitig eine vorteilhafte weitestgehend vollständig außenseitige Abdeckung der Anlaufscheibe.
Das erfindungsgemäß aufgebaute Drehlager kann weiterhin mit einer wirksa- men Abdichtung versehen werden, um ein Eindringen von Verunreinigungen, wie Staub oder Feuchtigkeit in das Gleitlager zu unterbinden. Vorteilhaft eignet sich dazu eine elastische Dichtung, beispielsweise ein Rundgummiring, der in eine innere Ringnut der Anlaufscheibe formschlüssig eingesetzt, innenseitig dichtend auf einer Mantelfläche des Hohlbolzens abgestützt ist.
Als Gleitlager für die erfindungsgemäße Vorrichtung bietet es sich an, in den radial außen von dem Gehäuse und radial innen von dem Hohlbolzen begrenzten Ringspalt zwei axial beabstandete angeordnete Gleitlagerbuchsen einzusetzen. Die Einbaulage dieser Gleitlagerbuchsen wird dabei durch radial nach innen gerichtete Ansätze des Gehäuses definiert. Vorzugsweise eignet sich dazu ein radial vorgespannter, in eine Ringnut des Gehäuses eingesetzter Sicherungsring.
Alternativ schließt die Erfindung ein Gleitlager mit einer Folienwandstärke ein. Derartige kostengünstige Gleitlager optimieren gleichfalls den erforderlichen radialen Bauraum des Gleitlagers. Eine weitere alternative bauraumoptimierte Gleitlagerung sieht vor, zumindest eine Kontaktfläche des Drehlagers, d.h. die Mantelfläche des Hohlbolzens und / oder die Innenbohrung des Gehäuses mit einer dauerfesten, einen Reibbelag bildenden Beschichtung zu versehen. Dazu eignet sich beispielsweise eine Teflon-Beschichtung.
Als Verschraubung für das Drehlager, mit der die Halter des Antriebsorgans bzw. des Startergenerators an dem Gehäuse befestigt werden, ist erfindungsgemäß eine Maschinenschraube vorgesehen. Die in eine Bohrung des ersten Halters spielbehaftet eingesetzte Verschraubung ist in den weiteren Halter verschraubt. Dazu ist der zweite Halter mit einem Innengewinde versehen, wodurch auf eine separate Schraubenmutter verzichtet werden kann. Zur Fixie- rung bzw. zur Sicherung der Verschraubung in der Endlage bietet sich ein flüssiges Sicherungsmittel an, das auf das Gewinde aufgetragen nach einem Aus- härtungsprozess eine wirksame Sicherung der Verschraubung gewährleistet.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Ein in mehreren Zeichnungen abgebildetes Ausführungsbeispiel wird nachfolgend beschrieben. Es zeigen:
Figur 1 in einer schematischen Darstellung einen erfindungsge- mäßen Zugmitteltrieb;
Figur 2 ein schwenkbar angeordnetes Antriebsorgan, das gleichzeitig die Funktion einer Spannvorrichtung für den Zugmitteltrieb bildet;
Figur 3 in einer vergrößerten Darstellung das Drehlager des schwenkbar angeordneten Antriebsorgans.
Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
In Figur 1 ist ein als Zwei-Scheibentrieb aufgebauter Zugmitteltrieb 1 abgebil- det. Ein Zugmittel 2, insbesondere ein Riemen, verbindet dabei eine erste Riemenscheibe 3 eines Abtriebsorgans 4 mit der zweiten Riemenscheibe 5 des Antriebsorgans 6. Das Abtriebsorgan 4 steht dabei unmittelbar mit einer Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine 7 in Verbindung. Als Antriebsorgan 6 ist ein riemengetriebener Startergenerator vorgesehen, welcher schwenkbar ange- ordnet, gleichzeitig die Funktion einer Spannvorrichtung für den Zugmitteltrieb 1 wahrnimmt. Dazu ist das Antriebsorgan 6 über ein Drehlager 8 schwenkbar gegenüber der Brennkraftmaschine 7 angeordnet. Durch die Lage des Drehlagers 8 ist das Eigengewicht des Antriebsorgans 6 nutzbar, zur Erzielung einer Vorspannung des Zugmittels 2. Ein zusätzlich zwischen der Brennkraftmaschi- ne 7 und dem Antriebsorgan 6 eingesetztes Federmittel 9 verstärkt die Vorspannung des Zugmittels 2.
In Figur 2 ist die Befestigung des Antriebsorgans 6 verdeutlicht, das einerseits über das Federmittel 9 in Verbindung mit einem Hebel 10 und andererseits über das Drehlager 8 in Verbindung mit einem Gehäuse 11 an der Brennkraftmaschine 7 befestigt ist. Das Drehlager 8 umfasst zwei einstückig mit dem Antriebsorgan 6 verbundene, axial beabstandete Halter 12a, 12b. Dabei ist der Halter 12a mit einer Bohrung 13 versehen, deren Lage mit einer Gewindebohrung 14 in dem Halter 12b korrespondiert. Die Halter 12a, 12b bilden eine Auf- nähme 15 für das Gehäuse 11. Eine Befestigung des Gehäuses 11 an dem Antriebsorgan 6 erfolgt mittels einer als Maschinenschraube ausgebildeten Verschraubung 16, die beide Halter 12a, 12b verbindet und die in der Einbaulage in die Gewindebohrung 14 des Halters 12b eingeschraubt ist. Die Verschraubung 16 ist dabei gleichfalls in eine Längsbohrung 31 eines im Gehäuse 11 eingesetzten Hohlbolzens 18 geführt. Ein sich einstellender Ringspalt 19, welcher radial außen von der Bohrung 17 des Gehäuses 11 und radial innen von einer Mantelfläche 21 des Hohlbolzens 18 begrenzt ist, dient zur Aufnahme eines Gleitlagers 20.
Die Figur 3 zeigt in einer vergrößerten Darstellung das Drehlager 8 und verdeutlicht damit weitere Einzelheiten. Im eingebauten Zustand bewirkt die Verschraubung 16 eine kraftschlüssige Anlage des Hohlbolzens 18 über Deck- Scheiben 24a, 24b an den Haltern 12a, 12b. Diese Maßnahme bewirkt bei einer Schwenkbewegung des Antriebsorgans 6, eine Relativbewegung zwischen dem drehstarr mit dem Antriebsorgan 6 verbundenen Hohlbolzen 18 und dem Gehäuse 11. Zur Erzielung einer reibungsarmen Bewegung ist in dem radial außen von der Bohrung 17 des Gehäuses 11 und radial innen von der Mantel- fläche 21 des Hohlbolzens 18 begrenzten Ringspalt 19 das Gleitlager 20 eingesetzt, das gemäß Figur 3 zwei axial beabstandet angeordnete Gleitlagerbuchsen 22a, 22b umfasst.
Eine definierte Einbaulage der Gleitlagerbuchsen 22a, 22b wird mittels Siche- rungsringen 23a, 23b sichergestellt, die vorzugsweise in eine Ringnut des Gehäuses 11 im Bereich der Bohrung 17 angeordnet sind. Zur Erzielung einer definierten Abstützung des Hohlbolzens 18 an den Haltern 12a, 12b sind Deckscheiben 24a, 24b vorgesehen, welche jeweils in einer stirnseitigen Aufnahme 25a, 25b des Hohlbolzens 18 eingesetzt sind. Die jeweilige Wandstärke der Deckscheiben 25a, 25b übertrifft die axiale Länge der Aufnahme 25a, 25b, so dass sich ein axialer Überstand einstellt, der eine unmittelbare Abstützung des Hohlbolzens 18 an den Haltern 12a, 12b unterbindet.
Das Gehäuse 11 ist beidseitig mit Anlaufscheiben 26a, 26b versehen, über die das Gehäuse 11 an den Deckscheiben 24a, 24b geführt ist, wobei die Anlaufscheiben 26a, 26b gleichzeitig die Funktion eines Axiallagers ausüben. Die stirnseitigen Aussparungen 27a, 27b des Gehäuses 11 sind so gestaltet, dass diese außenseitig die Anlaufsscheiben 26a, 26b weitestgehend umschließen, zur Erzielung einer geschützten Einbaulage. Die Anlaufscheiben 26a, 26b sind vorzugsweise dichtend in die Aussparung 27a, 27b eingepresst, so dass bei einer Schwenkbewegung des Antriebsorgans 6 eine Relativbewegung zwischen den Deckscheiben 24a, 24b und den Anlaufscheiben 24a, 24b im Bereich der Kontaktflächen 29a, 29b erfolgt.
Um eine wirksame Abdichtung des zur Aufnahme des Gleitlagers 20 bestimmten Ringspaltes 19 zu erzielen, ist jeder Anlaufscheibe 26a, 26b jeweils ein Dichtring 28a, 28b zugeordnet, der formschlüssig in eine zugehörige Ringnut 30a, 30b eingesetzt, dichtend an der Mantelfläche 21 des Hohlbolzens 18 anliegt. Der Aufbau des Drehlagers 8 ermöglicht eine reibungsarme Schwenkbewegung des Antriebsorgans 6 gegenüber dem Gehäuse 11. Dazu ist eine gewollte kraftschlüssige Abstützung der Halter 12a, 12b des Antriebsorgans 6 an dem Hohlbolzen 18 bzw. den zwischengeschalteten Deckscheiben 24a, 24b vorgesehen, die durch die Verschraubung 16 sichergestellt ist.
Die als Maschinenschraube ausgeführte Verschraubung 16 ist in dem Halter 12a in der Bohrung 13 geführt und weiterhin in die Gewindebohrung 14 des Halters 12b eingeschraubt sowie spielbehaftet in eine Längsbohrung 31 des Hohlbolzens 18 geführt. Die Einbautoleranzen des Drehlagers 8 sind so gewählt, dass sich im Bereich der Kontaktflächen 29a, 29b zwischen den Deckscheiben 24a, 24b und den Anlaufscheiben 26a, 26b ein definiertes Einbauspiel einstellt, zur Erzielung einer reibungsfreien Stellbewegung des Antriebsorgans 6.
Bezugszahlenliste
Zugmitteltrieb 21 Mantelfläche Zugmittel 22 a Gleitlagerbuchse Riemenscheibe 22 b Gleitlagerbuchse Abtriebsorgan 23 a Sicherungsring Riemenscheibe 23 b Sicherungsring Antriebsorgan 24 a Deckscheibe Brennkraftmaschine 24 b Deckscheibe Drehlager 25 a Aufnahme Federmittel 25 b Aufnahme Hebel 26 a Anlaufscheibe Gehäuse 26 b Anlaufscheibea Halter 27 a Aussparungb Halter 27 b Aussparung Bohrung 28 a Dichtring Gewindebohrung 28 b Dichtring Aufnahme 29 a Kontaktfläche Verschraubung 29 b Kontaktfläche Bohrung 30 a Ringnut Hohlbolzen 30 b Ringnut Ringspalt 31 Längsbohrung Gleitlager