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Gebiet der
Erfindung
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Die
Erfindung betrifft eine Spannvorrichtung eines Endlostriebes, insbesondere
mit einem Riemen, vorzugsweise im Nockenwellenantrieb einer Brennkraftmaschine,
mit einer von dem Endlostrieb überlaufenen
Rolle, welche drehbar auf einem Arbeitsexzenter gelagert ist, der
sich in Abhängigkeit von
der Betriebsdauer des Endlostriebes relativ zu einem die Rolle abstützenden
Zapfen eines Gehäuses verdreht,
und mit einer ein Wechselintervall des Endlostriebes anzeigenden
Signaleinrichtung mit einem Sensor, welcher die relative Position
des Arbeitsexzenters zu dem Gehäuse
sensiert.
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Hintergrund
der Erfindung
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Es
sind vielfältige
Riementriebe bekannt, bei denen das Nachspannen des Riemens über die
Lebensdauer mittels separater Spannvorrichtungen bewerkstelligt
wird. Um die Lebensdauer eines solchen Riemens kostenoptimal auszunutzen,
wurde bereits vorgeschlagen, im Zuge des Endlostriebes angeordnete
Spannvorrichtungen mit einer geeigneten Sensorik zu versehen. Solche
Riemen sind in der Regel gekapselt und schlecht zugänglich angeordnet,
so dass dass eine maximale Verlängerung
des Wechselintervalls zur Reduzierung der Kosten wünschenswert
ist. Mit Hilfe der genannten Sensorik kann unter Abweichung von
fest vorgegebenen Wechselintervallen der Verschleißzustand
des Riemens aktuell ermittelt und bis an die Grenze der zulässigen Lebensdauer
ausgenutzt werden. Problematisch ist hierbei allerdings die Bauraumsituation,
beispielsweise im Hinblick auf die vorzunehmende Verkabelung.
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Eine
solche Spannvorrichtung ist durch die Firma NTN bekannt geworden
(www.ntn.co.jp/english/corp/news/news20011001_2.html). Diese detektiert
den Längungszustand
des Riemens und schließt aus
diesem Zustand auf dessen Lebensdauer. Diese bekannte Spannvorrichtung
ist insbesondere für
den Nockenwellenantrieb mittels Riemen in Brennkraftmaschinen geeignet.
Hierfür
weist die Spannvorrichtung eine ein Wechselintervall des Endlostriebes
anzeigende Signaleinrichtung und eine von dem Riemen überlaufene
Rolle auf, welche drehbar auf einem Arbeitsexzenter gelagert ist,
der sich in Abhängigkeit
der Betriebsdauer des Endlostriebes relativ zu einem die Rolle abstützenden
Zapfen eines Gehäuses
verdreht, wobei ein Sensor der Signaleinrichtung die relative Position
des Arbeitsexzenters zu dem Gehäuse
sensiert.
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Als
Sensor findet ein Hall-Sensor Anwendung, der in einem separaten
Gehäuse
angeordnet ist, wobei dieses Gehäuse
auf ein Lagergehäuse
eines Hydraulikstempels aufgesetzt ist. Dieses Lagergehäuse ist
starr an der Brennkraftmaschine gelagert und nimmt unter anderem
einen hydraulisch ausfahrbaren Stempel auf, welcher die notwendige
Spannkraft auf den Riemen zwecks der erwähnten verschleißbedingten
Nachstellung aufbringt.
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In
dem Arbeitsexzenter sind zwei stiftförmige Permanentmagneten in
einem vorbestimmten Abstand zueinander eingebracht, wobei einer
den magnetischen Nordpol und der andere den entsprechenden Südpol bildet.
Der Arbeitsexzenter verdreht sich im Betrieb verschleißabhängig um
einen bestimmten Betrag, wobei sich die Relativlage der beiden magnetischen
Pole zu dem Hall-Sensor
verändert.
Infolgedessen ändert
sich dessen Ausgangsspannung, welches Rückschlüsse auf den Längungszustand
des Riemens zulässt.
Die für den
Hall-Sensor notwendige Verkabelung ist separat ausgebildet und an
dessen Gehäuse
heran- bzw. herausgeführt.
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Aufgabe der
Erfindung
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Vor
diesem Hintergrund liegt der Erfindung daher die Aufgabe zugrunde,
eine solche Spannvorrichtung derart weiterzubilden, dass eine bauraumoptimale
Anordnung auch der für
die Signaleinrichtung notwendigen Bauteile realisiert ist.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Demnach
geht die Erfindung aus von einer Spannvorrichtung eines Endlostriebes,
insbesondere mit einem Riemen, beispielsweise im Nockenwellenantrieb
einer Brennkraftmaschine, mit einer von dem Endlostrieb überlaufenen
Rolle, welche drehbar auf einem Arbeitsexzenter gelagert ist, der
sich in Abhängigkeit
der Betriebsdauer des Endlostriebes relativ zu einem die Rolle abstützenden
Zapfen eines Gehäuses
verdreht, und mit einer ein Wechselintervall des Endlostriebes anzeigenden
Signaleinrichtung mit einem Sensor, welcher die relative Position
des Arbeitsexzenters zu dem Gehäuse
sensiert.
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Zur
Lösung
der gestellten Aufgabe ist die Spannvorrichtung zusätzlich dadurch
gekennzeichnet, dass die Signaleinrichtung einen in dem Arbeitsexzenter
integriert angeordneten kreisringförmigen Permanentmagneten aufweist,
welcher mit dem in einer Grundplatte des Gehäuses eingegliedert angeordneten
Sensor zusammenwirkt.
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Dieser
Aufbau ist mit dem Vorteil verbunden, dass die gesamte Spannvorrichtung
einen geringeren Bauraum beansprucht, da zum einen der Sensor in
dem Gehäuse
untergebracht ist, und sich zum anderen ein kreisringförmiger Permanentmagnet
in erleichterter Weise platzsparend in dem Arbeitsexzenter integrieren
lässt.
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In
bevorzugter Ausgestaltung dieser Spannvorrichtung ist die Grundplatte
als Leiterplatte mit Leiterbahnen ausgebildet. Hierdurch entfallen
raumgreifende, von außen
aufgesetzte Verkabelungen bzw. Kontaktierungen.
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So
ist es beispielsweise auch möglich
und wird von der Erfindung mit umfasst, dass die gewonnenen Sensordaten
und/oder daraus abgeleitete Größen drahtlos
mittels einer geeigneten Funkeinrichtung an ein signaltechnisch
nachgeordnetes Steuerungsgerät
beispielsweise zur Auslösung
eines Riemenwechselsignals weitergeleitet werden.
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Zudem
ist bevorzugt vorgesehen, dass zu Isolierungszwecken die Grundplatte
mit einem elektrisch isolierendem Kunststoff umspritzt ist, welches die
gesamte Vorrichtung an dieser Stelle unempfindlich gegen äußere Medieneinflüsse macht.
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Bevorzugt
ist es für
eine bauraumsparende Funktionsintegration weiter vorgesehen, dass
an der Grundplatte Haltemittel für
die Spannvorrichtung sowie Einstellmittel für die Ausrichtung des Arbeitsexzenters
ausgebildet sind. Dieser Aufbau trägt gemeinsam mit den weiteren
Gestaltungsmerkmalen auch zu einer erleichterten Montage der Gesamtvorrichtung
bei.
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In
weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist der Arbeitsexzenter unter
Zwischenschaltung einer Gleitlagerbuchse auf dem Zapfen abgestützt angeordnet,
wobei eine weitere Bauraumreduktion dadurch erzielt werden kann,
dass die Gleitlagerbuchse durch den Permanentmagneten gebildet ist
oder dieser in die Gleitlagerbuchse integriert ist.
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Zur
weiteren Optimierungen ist der als Hall-Sensor ausgebildete Sensor
platzsparend in eine Aufnahme der Grundplatte eingelassen, wobei der
Aufnahme bevorzugt elektrische Kontakte zugeordnet sind.
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Mit
den zuvor aufgezeigten Maßnahmen
ist es möglich,
den Sensor und eventuell erforderliche Stecker direkt auf der Leiterplatte
zu kontaktieren. An dieser sind auch direkt die erforderlichen Befestigungsmittel
für die
Spannvorrichtung integriert ausgebildet, so dass eine vorgefertigte,
kunststoffumspritzte Einheit geschaffen ist.
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Vorteilhafter
Weise ermöglicht
die erfindungsgemäße Ausgestaltung
auch eine flexible Anpassung an bereits bestehende Spannerkonzepte, da
keine grundlegenden Änderungen
an bekannten Spannern durchzuführen
sind.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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Die
Erfindung wird im folgenden anhand der beiliegenden Zeichnungen
an einigen Ausführungsformen
näher erläutert. Darin
zeigt
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1 eine
perspektivische Ansicht auf einen Arbeitsexzenter der Spannvorrichtung
mit eingelegtem Permanentmagneten,
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2 eine
perspektivische Ansicht auf eine Grundplatte mit Zapfen,
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3 eine
perspektivische Ansicht auf eine Grundplatte mit integrierten Halte-
und Einstellmitteln und
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4 einen
Schnitt durch eine vollständige Spannvorrichtung
etwa entlang der Linie IV – IV
gemäß 1.
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Detaillierte
Beschreibung der Zeichnungen
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Eine
Spannvorrichtung mit einem einen Riemen aufweisenden Endlostrieb
ist in einem Nockenwellenantrieb einer Brennkraftmaschine für ein Kraftfahrzeug
eingebaut. Solche Nockenwellenantriebe sind hinlänglich bekannt und bedürfen daher
keiner näheren
Erläuterung.
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Eine
solche Spannvorrichtung ist mit einer Grundplatte 2 versehen,
welche hakenförmige
Befestigungsmittel 4 aufweist, mit denen die gesamte Spannvorrichtung
an einem Kurbelgehäuse
der Brennkraftmaschine festgelegt werden kann.
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Die
Grundplatte 2 ist Teil eines Gehäuses 6, welches einen
fest mit der Grundplatte 2 verbundenen Zapfen 8 mit
einem innenliegenden Einstellexzenter 10 und eine außenliegende
Gleitlagerbuchse 11 aufweist. Auf dem Zapfen 8 ist
ein Arbeitsexzenter 14 angeordnet, auf welchen ein Innenring 16 eines doppelreihigen
Kugellagers 18 aufgeschoben ist. Ein korrespondierender
Außenring 20 trägt eine
Rolle 22, über
welche der nicht gezeigte Riemen des Endlostriebes läuft.
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Der
Arbeitsexzenter 14 weist an seiner der Grundplatte 2 des
Gehäuses 6 zugewandten
Seite 24 eine kreisringförmige Vertiefung 26 auf,
in welcher eine Torsionsfeder 28 aufgenommen ist. Ein Ende 30 dieser
Feder 28 ist abgekröpft
in einer Aussparung 32 einer äußeren Begrenzungswand 34 der
Vertiefung 26 festgelegt.
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An
dem der Seite 24 zugewandten Ende des Arbeitsexzenters 14 ist
in einer Ausdrehung 36 einer Zentralöffnung 38 ein Permanentmagnet 12 eingelegt.
Für eine
formschlüssige
Anlage weist eine Innenwand 40 eine Aussparung 42 für eine korrespondierende
Nase 44 des Permanentmagneten 12 auf. Die Begrenzungswand 34 trägt einen
angeformten Zeiger 46 als Teil von Einstellmitteln der
Spannvorrichtung. Als Gegenstück
zu diesem Zeiger 46 ist an der Grundplatte 2 ein
Anschlag 48 einstückig
angeformt, der eine Einstellkerbe 50 trägt.
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In
einer Aufnahme 52 der Grundplatte 2 ist ein nach
dem Hall-Prinzip wirkender Sensor 54 integraler Bestandteil
dieser Grundplatte 2 und damit des Gehäuses 6. Zur elektrischen
Kontaktierung dieses Sensors 54 ist die Grundplatte 2 als
Leiterplatte mit integrierten elektrischen Leiterbahnen ausgebildet.
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Die
Stromversorgung bzw. die Signalableitung vom Gehäuse 6 kann über eine
direkte Kontaktierung zwischen den Leiterbahnen der Grundplatte 2 und
dem Kurbelgehäuse
bzw. durch die in der Zeichnung dargestellten Leitungen 56 erfolgen.
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Zu
Isolierungszwecken und zum Schutz vor Medieneinfluss ist die als
Leiterplatte ausgebildete Grundplatte 2 samt der Befestigungsmittel 4,
dem Anschlag 48 etc. mit einem elektrisch isolierenden Kunststoff
umspritzt.
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Der
passive Permanentmagnet 12 und die elektrischen Strom führenden
Bauteile sind Teil einer den Verschleiß- bzw. Längungszustand des Riemens anzeigenden
Signaleinrichtung. Diese ist in an sich bekannter Weise im weiteren
Verlauf mit einer geeigneten Anzeigevorrichtung zur Visualisierung
des Verschleißzustandes
verbunden.
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Bei
einer ersten Ausrichtung der Spannvorrichtung wird zunächst mit
Hilfe des Einstellexzenters 10 eine Grundstellung angefahren,
dann nach dem Auflegen des Riemens durch Verdrehung des Arbeitsexzenters 14 die
notwendige Spannung aufgebracht. Diese ist erreicht, wenn der Zeiger 46 deckungsgleich
mit der Einstellkerbe 50 ausgerichtet ist.
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Während des
Betriebes überläuft der
Riemen die Rolle 22 und versetzt diese in Rotation. Diese
Drehbewegung wird in dem Kugellager 18 zwischen dem umlaufenden
Außenring 20 und
dem feststehenden Innenring 16 aufgenommen. Ohne Längung des
Riemens kommt es zu keiner Relativbewegung zwischen dem Arbeitsexzenter 14 und
dem Zapfen 8. Der Permanentmagnet 12 steht in
immer der gleichen Relativstellung zum Sensor 54, der infolge
dessen eine immer gleiche Ausgangsspannung liefert.
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Kommt
es jedoch zu Verschleiß-
bzw. Längungserscheinungen
des Riemens infolge Alterung, so stellt die Torsionsfeder 28 den
durch die Gleitlagerbuchse 11 vom Zapfen 8 drehentkoppelten
Arbeitsexzenter 14 bis zum Erreichen der gewünschten Riemenspannung
nach. Bei dieser Relativverdrehung verändert der Permanentmagnet 12 seine
Stellung zum Sensor 54, wodurch sich dessen Ausgangsspannung
den Verschleißzustand
des Riemens signalisierend verändert.
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- 2
- Grundplatte
- 4
- Befestigungsmittel
- 6
- Gehäuse
- 8
- Zapfen
- 10
- Einstellexzenter
- 11
- Gleitlagerbuchse
- 12
- Permanentmagnet
- 14
- Arbeitsexzenter
- 16
- Innenring
- 18
- Kugellager
- 20
- Außenring
- 22
- Rolle
- 24
- Seite
- 26
- Vertiefung
- 28
- Torsionsfeder
- 30
- Ende
- 32
- Aussparung
- 34
- Begrenzungswand
- 36
- Ausdrehung
- 38
- Zentralöffnung
- 40
- Innenwand
- 42
- Aussparung
- 44
- Nase
- 46
- Zeiger
- 48
- Anschlag
- 50
- Einstellkerbe
- 52
- Aufnahme
- 54
- Sensor
- 56
- Leitung