WO2010105883A1

WO2010105883A1 - Zugmitteltrieb mit schwingungsdämpfer

Info

Publication number: WO2010105883A1
Application number: PCT/EP2010/051991
Authority: WO
Inventors: Jürgen GILMER; Thorsten Liebel; Gerhard Prosch; Christoph Schuster; Johann Singer; Christine Thomann
Original assignee: Schaeffler Technologies Gmbh & Co. Kg
Priority date: 2009-03-20
Filing date: 2010-02-17
Publication date: 2010-09-23
Also published as: CN102362092A; EP2409050A1; CN102362092B; US20120010034A1; DE102009014263A1; DE102009014263B4

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Zugmitteltrieb, insbesondere für eine Brennkraftmaschine, enthaltend einen Schwingungsdämpfer (1) mit einem Basisteil (2) und einem gegenüber diesem entgegen der Wirkung eines Energiespeichers (6) begrenzt verdrehbaren Drehteil (3), wobei zwischen dem Basisteil (2) und dem Drehteil (3) eine Reibeinrichtung (8) mit einem Reibring (9) enthaltend ein Abstützelement (15) und ein radial außerhalb des Abstützelements (15) angeordnetes Gleitelement (16) zur Bildung eines Reibkontakts gegenüber einer Reibfläche (10) wirksam ist. Es wird vorgeschlagen, den Reibring (9) einteilig aus dem Abstützelement (15) und dem Gleitelement (16) herzustellen, wobei Abstützelement (15) und Gleitelement (16) aufeinander gegossen sind und zwischen diesen in Umfangshchtung ein Formschluss (17) wirksam ist.

Description

Bezeichnung der Erfindung

Zugmitteltrieb mit Schwingungsdämpfer

Beschreibung

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft einen Zugmitteltrieb, insbesondere für eine Brennkraftmaschine, enthaltend einen Schwingungsdämpfer mit einem Basisteil und einem gegenüber diesem entgegen der Wirkung eines Energiespeichers begrenzt verdrehbaren Drehteil, wobei zwischen dem Basisteil und dem Drehteil eine Reibeinrichtung mit einem Reibring wirksam ist.

Hintergrund der Erfindung

Typische Ausführungen von gattungsbildenden Zugmitteltrieben weisen eine Spannrolle auf, die entgegen der Wirkung eines Energiespeichers verschwenkbar gegenüber dem Gehäuse der Brennkraftmaschine angeordnet ist und damit einerseits durch Verschwenkung der Spannrolle in den Zugmitteltrieb eingetragene Schwingungen dämpfen und andererseits die Spannung des Umschlingungsmittels, beispielsweise einen Riemen, konstant halten. Zur effizienten Dämpfung von Schwingungen ist weiterhin vorteilhaft, dem Energiespeicher eine Reibungshysterese zu überlagern, die mittels einer Reibeinrichtung eingestellt wird.

Die DE 2006 017 287 A1 offenbart einen Zugmitteltrieb mit einem Schwingungsdämpfer, bei dem zwischen einem an der Gehäusewand der den Zugmitteltrieb antreibenden Brennkraftmaschine ortsfest angeordneten Basisteil und einem Drehteil, das als Schwenkarm ausgebildet ist und die Spannrolle enthält, ein Energiespeicher in Form einer Schraubenfeder verspannt ist. Dabei ist zwischen dem Drehteil und einem Ende der Schraubenfeder eine Reibvorrichtung vorgesehen, während die Schraubenfeder an deren anderem Ende direkt an dem Basisteil abgestützt ist. Die Reibvorrichtung wird durch einen Reibring gebildet, der zweiteilig aus einer Tragbuchse und einem Reibbelag hergestellt wird. Neben einer getrennten Teileverwaltung müssen Tragbuchse und Reibbelag aufeinander fixiert werden, so dass zusätzliche Arbeitsschritte notwendig sind.

Aufgabe der Erfindung

Es ergibt sich daher die Aufgabe einen Zugmitteltrieb mit einem Schwingungs- dämpfer vorzuschlagen, der einfacher und kostengünstiger herzustellen ist.

Beschreibung der Erfindung

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch einen Zugmitteltrieb, insbesondere für eine Brennkraftmaschine, enthaltend einen Schwingungsdämpfer mit einem Basisteil und einem gegenüber diesem entgegen der Wirkung eines Energiespeichers begrenzt verdrehbaren Drehteil gelöst, wobei zwischen dem Basisteil und dem Drehteil eine Reibeinrichtung mit einem Reibring mit einem Abstützelement und einem radial außerhalb des Abstützelements angeordneten Gleit- element zur Bildung eines Reibkontakts gegenüber einer Reibfläche wirksam ist. Erfindungsgemäß wird der Reibring einteilig aus dem Abstützelement und dem Gleitelement hergestellt, wobei Abstützelement und Gleitelement aufeinander gegossen sind und zwischen diesen in Umfangshchtung ein Form- schluss wirksam ist. Durch diese einteilige Ausführung kann der Reibring als einzelnes Teil verwaltet werden. Die Montage gestaltet sich daher einfach.

Eine stoffschlüssige einteilige Herstellung des Reibrings aus miteinander stoffschlüssig kombinierbaren Komponenten wird dabei vermieden, da hierfür lediglich eine eingeschränkte Werkstoffauswahl Voraussetzung wäre. Vielmehr wird eine formschlüssige Anbindung zwischen dem Abstützelement und dem Gleitelement vorgeschlagen, so dass auf eine lediglich über den Stoffschluss zu übertragende Beaufschlagung des Reibrings entfallen kann. Hierdurch kann die Werkstoffauswahl weitgehend frei gestaltet werden, so dass die jeweils auf ihre Anwendung optimierten Werkstoffpaarungen eingesetzt werden können. Beispielsweise kann das Abstützelement aus Metall wie Leichtmetall, beispielsweise Aluminium und dessen Legierungen, oder verstärkten, abriebfesten Kunststoffen gebildet sein, während das Gleitelement aus Stoffen mit hohem Reibkoeffizienten hergestellt werden kann. Dabei besteht nur die Anforderung, dass eine der Komponenten mittels eines Spritzgussverfahrens verarbeitet werden kann. Die zweite Komponente kann umspritzt werden. Bei zwei spritz- gießbaren Komponenten können diese in einem Zwei-Komponenten- Spritzgussverfahren verarbeitet werden.

Der Formschluss kann in der Weise gebildet werden, dass in einem der beiden Bauteile - dem Abstützelement und/oder dem Gleitelement - eine Profilierung vorgesehen ist, die mit der Komponente des anderen Bauteils umspritzt wird. Dabei ist der Formschluss zumindest in Drehrichtung vorgesehen, beispiels- weise durch eine Profilierung in Umfangshchtung. Gemäß einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel kann eine derartige Profilierung aus Rippen gebildet sein, die bezogen auf die Drehachse des Reibrings parallel zu dieser angeordnet sind. Mehrere dieser Rippen sind dabei über den Umfang verteilt beispielsweise an dem Außenumfang des Abstützelements angeordnet und werden mit der Komponente aus Kunststoffmaterial wie beispielsweise Polyamid des Gleitelements umspritzt. Um ein vorzeitiges Ablösen des Gleitelements in besonderer Weise zu verhindern, können die Querschnitte der Rippen eine schwalben- schwanzförmige Gestalt aufweisen.

Gemäß einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel ist das Drehteil als Schwenkarm mit einer auf einer zur Drehachse des Schwenkarms parallel angeordneten Achse verdrehbar aufgenommenen Spannrolle gebildet und das Basisteil ortsfest an einem Gehäuse der Brennkraftmaschine aufgenommen.

Der Energiespeicher kann aus einer jeweils an einem Federende an dem Basisteil und dem Drehteil abgestützten Schraubenfeder gebildet sein. Hierbei kann bei direkter Verspannung des Energiespeichers wie Schraubenfeder zwischen Drehteil und Basisteil der Reibring von dem Drehteil direkt mitgenom- men werden, wobei ein Reibkontakt zwischen dem Basisteil und dem Reibhng hergestellt wird. Bei einer Verdrehung zwischen Drehteil und Basisteil infolge eines Schwingungseintrags in das Umschlingungsmittel des Zugmitteltriebs tritt ein Reibmoment zwischen dem Reibring und dem Basisteil auf, das über die auftretende Reibungshysterese in Kombination mit der Beaufschlagung des Energiespeichers eine Dämpfung dieser bewirkt. Hierbei wird beispielsweise die Schwenkbewegung des die Spannrolle tragenden Drehteils gedämpft. Zur Drehmitnahme durch das Drehteil kann der Reibring über entsprechende Mitnahmeeinrichtungen wie einen oder mehrere radial nach innen gerichtete No- cken verfügen.

Alternativ kann der Energiespeicher an einem Ende an dem Basisteil und an dem anderen Ende an dem Reibring abgestützt sein, beispielsweise mittels eines radial nach innen gerichteten Nockens mit einer entsprechenden An- schlagfläche für den Energiespeicher, beispielsweise das Federende einer Schraubenfeder. Dabei ist der Reibring wiederum drehschlüssig in entsprechender Weise mit dem Drehteil verbunden.

Die Einstellung der Reibkraft kann in vorteilhafter Weise abhängig von dem Verdrehwinkel zwischen dem Drehteil und dem Basisteil erfolgen. Hierzu kann der aus einer Schraubenfeder gebildete Energiespeicher radial in Anlage zu dem Innenumfang des Abstützelements ausgestaltet werden, so dass bei einer Verdrehung der Schraubenfeder bei Verdrehung von Drehteil und Basisteil gegeneinander der Durchmesser der Schraubenfeder abhängig vom Verdreh- winkel zunimmt und damit eine Normalkraft der Schraubenfeder nach radial außen auf das Abstützelement und nachfolgend auf das Gleitelement wirkt, wodurch das Reibmoment zwischen Gleitelement und Basisteil vergrößert wird. Der Reibring ist dabei so ausgestaltet, dass er seinen Außenumfang verändern kann. Hierzu ist der Reibring einseitig geöffnet. In vorteilhafter Weise kann eine elastische Ausgleichsspange den Reibring geschlossen halten, so dass der Reibring in einfacher Weise in den Innenumfang des Basisteils eingebracht werden kann. Die elastische Ausgleichsspange ermöglicht eine Ausdehnung des Reibrings über den Montagedurchmesser hinaus, sobald die Normalkraft der Schraubenfeder diesen nach radial außen beaufschlagt. Abhängig von dem erwünschten Reibmoment kann der Reibring auch bereits unter Vorspannung in das Basisteil eingebaut werden.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die Erfindung wird anhand der in den Figuren 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Dabei zeigen:

Figur 1 einen Schnitt durch einen Zugmitteltrieb mit einem Schwingungsdämpfer mit einem einteiligen Reibring und

Figur 2 eine Ansicht eines einteiligen Reibrings bestehend aus einem

Abstützelement und einem Gleitelement.

Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen

Figur 1 zeigt einen Schwingungsdämpfer 1 eines nicht in der Gesamtheit dargestellten Zugmitteltriebs mit einem ortsfest, beispielsweise an einem Gehäuse der Brennkraftmaschine angebrachten Basisteil 2 und einem zu diesem begrenzt um die Drehachse 19 verlagerbaren Drehteil 3, das hier als Schwenkarm 4 ausgebildet ist und die gegenüber diesem drehgelagerte Spannrolle 5 aufweist. Die Spannrolle 5 greift in das Umschlingungsmittel, beispielsweise einen Riemen, ein und stellt dessen Vorspannung ein und dämpft in den Zug- mitteltrieb eingetragene Schwingungen durch ein Verschwenken des Schwenkarms 4. Eine die Spannung des Umschlingungsmittels ausgleichende Kraft wird dabei zwischen dem Basisteil 2 und dem Schwenkarm 4 durch einen zwischen diesen verspannten Energiespeicher 6 aufgebracht. Dieser ist in dem gezeigten Ausführungsbeispiel durch eine Schraubenfeder 7 gebildet, die an ihrem einen Ende drehschlüssig mit dem Basisteil 2 und an ihrem anderen Ende drehschlüssig mit dem Schwenkarm 4 mittels Mitnahmeeinrichtungen verspannt ist, wobei in der Figur 1 lediglich die axial in Richtung Schraubenfeder 7 angeformte Mitnahmeeinrichtung 1 1 des Schwenkarms ersichtlich ist. Zur Dämpfung von im Zugmitteltheb auftretenden Schwingungen, die den Schwingungsdämpfer 1 durch mehr oder weniger rhythmische Verschwenkbe- wegungen des Schwenkarms 4 belasten, ist während einer Verdrehung wie Teilverdrehung oder Verschwenkung des Schwenkarms 4 gegenüber dem Basisteil 2 eine Reibeinrichtung 8 geschaltet, die aus dem Reibring 9 und einer am Innenumfang des Basisteils 2 vorgesehenen komplementär ausgebildeten Reibfläche 10 gebildet ist. Dabei wird der Reibring 9 bei einer Relativverdrehung zwischen Schwenkarm 4 und Basisteil 2 von dem Schwenkarm 4 mittels einer weiteren an dem Schwenkarm 4 vorgesehenen Mitnahmeeinrichtung 12, die in einfacherer Bauweise auch von der Mitnahmeeinrichtung 1 1 für die Schraubenfeder gebildet sein kann, mitgenommen. Diese greift axial in den Reibring 9 ein und nimmt diesen an einem radial nach innen erstreckten Nocken 13 drehschlüssig mit. Der Reibring 9 kann unter Vorspannung oder mit geringem Lüftspiel gegenüber der Reibfläche verbaut sein und erhält seine Vorspannung während einer Verdrehung des Schwenkarms 4 gegenüber dem Basisteil 2 durch ein dabei auftretendes Aufweiten der Schraubenfeder 7. Dabei legen sich eine oder mehrere Windungen 14 der Schraubenfeder 7 an den Innenumfang des Reibrings 9 an und bestimmen durch die auf den Reibring 9 wirkende Normalkraft der Schraubenfeder 7 das mit dem Verdrehwinkel des Schwenkarms 4 ansteigende Reibmoment zwischen dem Reibring 9 und der Reibfläche 10, also zwischen dem Schwenkarm 4 und dem Basisteil 2.

Der Reibring 9 ist aufgrund der besonderen Belastungen und Anforderungen aus zwei Teilen, dem Abstützelement 15 und dem Gleitelement 16, die in dem Reibring 9 einteilig miteinander verbunden sind, gebildet. Das Abstützelement 15 ist dabei aus einem mechanisch belastbaren Material hergestellt, in dem sich weder die Schraubenfeder 7 noch die Mitnahmeeinrichtung 12 des Schwenkarms eingraben kann. Beispielsweise kann das Abstützelement 15 aus Aluminium mittels eines Druckgussverfahrens oder aus verstärktem Kunststoff hergestellt sein. Das Gleitelement 16 ist auf die Einstellung eines optimierten Reibkoeffizienten mit der Reibfläche 10 ausgelegt und ist daher aus weichem Kunststoff wie beispielsweise Polyamid oder einem anderen Reibmaterial gebildet, das mechanisch infolge der Abstützung durch das Abstützelement 15 den Normalkräften der Schraubenfedern 7 nicht standhalten muss.

Die unterschiedlichen Anforderungen der Materialien von Gleitelement 16 und Abstützelement 15 sind zu verschieden, um einen einteiligen Reibring 9 mittels eines Spritzgussverfahrens, beispielsweise mittels eines Zwei-Komponenten- Spritzgießverfahrens mit einer Komponente für das Abstützelement 15 und einer Komponente für das Gleitelement 16, herzustellen. Ein Stoffschluss zwischen den beiden Komponenten hat sich hierbei als nicht ausreichend über Lebensdauer herausgestellt. Nach dem erfinderischen Gedanken wurde zur Darstellung einer ausreichenden Verbindung insbesondere in Umfangsrichtung ein in dem gezeigten Ausführungsbeispiel nur angedeuteter Formschluss 17 zwischen den beiden Komponenten von Abstützelement 15 und Gleitelement 16 vorgesehen.

Figur 2 zeigt den Reibring 9 der Figur 1 mit im Vergleich zu dieser leicht geändertem Formschluss 17 zwischen dem Abstützelement 15 und dem Gleitelement 16. Das Abstützelement 15 weist an seinem Außenumfang eine Profilierung 18 auf, die in dem gezeigten Ausführungsbeispiel aus mehreren über den Umfang verteilten Rippen 20 gebildet ist, die parallel zu der Drehachse (Figur 1 ) 19 ausgerichtet sind. Die Rippen 20 des gezeigten Ausführungsbeispiels sind im Querschnitt schwalbenschwanzförmig ausgebildet, können in anderen Ausführungsbeispielen auch andere Konturen aufweisen, beispielsweise gerundet sein. Weiterhin kann die Profilierung 18 andere Topografien aufweisen.

Zum Ausgleich des infolge der Einwirkung der Schraubenfeder 7 (Figur 1 ) sich ändernden Durchmessers des Reibrings 9 ist das Abstützelement 15 als geöffnete Ringform ausgebildet. Der Zusammenhalt der Ringstruktur des Reibrings 9 erfolgt mittels einer Ausgleichsspange 21 , die aus dem Material des Gleit- elements 16 gebildet ist und den Reibring 9 zumindest auf dem Montagedurchmesser hält, so dass dieser in einfacher Weise auf die Reibfläche 10 (Figur 1 ) eingezogen werden kann. Der Reibring 9 weist einen als Ausführungsbeispiel gedachten, nach radial innen gerichteten Nocken 22 auf, mittels dessen der Reibring 9 in Drehrichtung beaufschlagt werden kann. Unter Bezugnahme auf den Schwingungsdämpfer

1 der Figur 1 und in Abänderung dessen können je nach Ausgestaltung ver- schiedener Ausführungsbeispiele mehrere derartige Nocken vorgesehen sein, die abhängig von der Einbindung des Reibrings 9 in den Kraftfluss zwischen

Schwenkarm 4 und Basisteil 2 ausgestaltet werden. So können beispielsweise jeweils ein Nocken für die Drehmitnahme durch den Schwenkarm 4 und ein

Nocken für die Beaufschlagung der Schraubenfeder 7 vorgesehen sein. Alter- nativ kann - wie gezeigt - ein Nocken 22 vorgesehen werden, an dem eine

Mitnahmeeinrichtung 1 1 des Schwenkarms 4 anliegt und diese wiederum von der Schraubenfeder 7 beaufschlagt wird.

Der Reibring 9 weist zumindest eine radial nach innen gerichtete Erweiterung 23 auf, die zur axialen Abstützung zumindest einer Windung 14 dient, so dass diese an dem Innenumfang des Abstützelements fixiert bleibt und über Lebensdauer die zur Bildung des Reibmoments nötige Normalkraft gegen das Abstützelement aufbringt.

Bezugszeichenliste

1 Schwingungsdämpfer

2 Basisteil

3 Drehteil

4 Schwenkarm

5 Spannrolle

6 Energiespeicher

7 Schraubenfeder

8 Reibeinrichtung

9 Reibring

10 Reibfläche

1 1 Mitnahmeeinrichtung

12 Mitnahmeeinrichtung

13 Nocken

14 Windung

15 Abstützelement

16 Gleitelement

17 Formschluss

18 Profilierung

19 Drehachse

20 Rippe

21 Ausgleichsspange

22 Nocken

23 Erweiterung

Claims

Patentansprüche

1. Zugmitteltrieb, insbesondere für eine Brennkraftmaschine, enthaltend einen Schwingungsdämpfer (1 ) mit einem Basisteil (2) und einem ge- genüber diesem entgegen der Wirkung eines Energiespeichers (6) begrenzt verdrehbaren Drehteil (3), wobei zwischen dem Basisteil (2) und dem Drehteil (3) eine Reibeinrichtung (8) mit einem Reibring (9) enthaltend ein Abstützelement (15) und ein radial außerhalb des Abstützelements (15) angeordnetes Gleitelement (16) zur Bildung eines Reibkon- takts gegenüber einer Reibfläche (10) wirksam ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Reibring (9) einteilig aus dem Abstützelement (15) und dem Gleitelement (16) hergestellt ist, wobei Abstützelement (15) und Gleitelement (16) aufeinander gegossen sind und zwischen diesen in Umfangshchtung ein Formschluss (17) wirksam ist.

2. Zugmitteltrieb nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Drehteil ein Schwenkarm (4) mit einer auf einer zur Drehachse (19) des Schwenkarms (4) parallel angeordneten Achse verdrehbar aufgenommenen Spannrolle (5) bildet und das Basisteil (2) ortsfest an einem Ge- häuse der Brennkraftmaschine aufgenommen ist.

3. Zugmitteltrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Energiespeicher (6) aus einer jeweils an einem Federende an dem Basisteil (2) und dem Drehteil (3) abgestützten Schraubenfeder (7) ge- bildet ist.

4. Zugmitteltrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Energiespeicher (6) aus einer jeweils an einem Federende an dem Basisteil (2) und dem Abstützelement (15), das mit dem Drehteil (3) drehschlüssig verbunden ist, abgestützten Schraubenfeder (7) gebildet ist.

5. Zugmitteltrieb nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Abstützelement (15) durch die sich bei einer Verdrehung des Drehteiles (3) gegenüber dem Basisteil (2) erweiternde Schraubenfeder (7) mit einer Normalkraft beaufschlagt wird.

6. Zugmitteltrieb nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Reibring (9) unter Vorspannung gegenüber dem Basisteil (2) verspannt ist und mit dem Drehteil (3) über zumindest einen sich radial nach innen angeordneten Nocken (13, 22) drehschlüssig ver- bunden ist.

7. Zugmitteltrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass an dem dem Gleitelement (16) zugewandten Außenumfang des Abstützelements (15) eine Profilierung (18) vorgesehen ist.

8. Zugmitteltrieb nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Profilierung (18) mehrere, über den Umfang verteilte längs der Drehachse (19) des Reibrings (9) ausgerichtete Rippen (20) enthält.

9. Zugmitteltrieb nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Rippen (20) einen schwalbenschwanzförmigen Querschnitt aufweisen.

10. Zugmitteltrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Abstützelement (15) mit dem Gleitelement (16) in ei- nem Spritzgussverfahren direkt vergossen wird.

1 1. Zugmitteltrieb nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Gleitelement (16) auf das feste Abstützelement (15) aufgespritzt wird.

12. Zugmitteltrieb nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Reibring (9) in einem Zwei-Komponenten-Spritzverfahren mit einer Komponente für das Gleitelement (16) und weiteren Komponenten für das Abstützelement (15) hergestellt wird.

13. Zugmitteltrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Abstützelement (15) aus Leichtmetall hergestellt ist.

14. Zugmitteltrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Abstützelement (15) aus Kunststoff, vorzugsweise verstärktem Kunststoff hergestellt ist.