DE10021708A1 - Spannsystem mit einer gerichteten Dämpfung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Spannsystem (1) für ein Zugmittel (10), versehen mit einem Gehäuse (2) und einem schwenkbaren Spannarm (4). Zur Erzielung einer drehrichtungsabhängigen Dämpfung einer oszillierenden Schwenkbewegung des Spannarms (4) ist in einem Ringspalt (17) zwischen dem Spannarm (4) und dem Lagerzapfen (3) ein Reibelement (15a) angeordnet.

Description

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Spannsystem, mit dem eine kontinuierli­ che Vorspannung des Zugmittels, wie ein Riemen oder eine Kette, eines Zug­ mitteltriebs aufrechterhalten werden kann. Das Spannsystem ist versehen mit einem ortsfesten Gehäuse, dem ein Spannarm zugeordnet ist, welcher über ein Drehlager schwenkbar angeordnet ist. Zwischen dem Gehäuse und dem Spannarm ist ein Federelement angeordnet, mit dem eine federnde Abstützung der Spannrolle an dem Zugmittel sichergestellt werden kann. Zur Dämpfung einer Stellbewegung des Spannarms ist das Spannsystem mit zumindest einer drehrichtungsabhängigen Dämpfungseinrichtung versehen. Eine derartige Dämpfungseinrichtung ermöglicht eine Dämpfung von oszillierenden Stellbe­ wegungen des Spannarms, die sich auf eine Stellbewegung des Spannarms begrenzt, die entgegengesetzt zu einer die Vorspannkraft des Zugmittels erhö­ henden Spannarmbewegung verläuft.

In Kraftfahrzeugen eingesetzte Brennkraftmaschinen sind versehen mit einem Zugmitteltrieb, mit dem Hilfsaggregate wie beispielsweise die Wasserpumpe, der Generator, der Lüfter für die Rückkühlung des Kühlmittels und der Kom­ pressor für die Klimaanlage angetrieben werden. Üblicherweise werden derar­ tige Aggregate mittels eines Zugmitteltriebs, der einen Endlosriemen umfasst, angetrieben, wozu das Zugmittel auf den einzelnen Riemenscheiben der Ag­ gregate sowie einer endseitig der Kurbelwelle von der Brennkraftmaschine angeordneten Riemenscheibe geführt sind, über die der Antrieb erfolgt. Zur Erzielung eines möglichst schlupffreien Antriebs der Aggregate und zur Erzie­ lung einer hohen Lebensdauer des Zugmittels ist eine definierte Zugmit­ telspannung erforderlich. Dazu ist es bekannt, eine Spannvorrichtung bzw. ein Spannsystem vorzusehen, mit dem federkraftbeaufschlagt der Spannarm über eine Spannrolle an dem Zugmittel abgestützt ist.

Die Lebensdauer des Zugmittels wird von der Dämpfung des Spannsystems beeinflußt. Bedingt durch den Ungleichförmigkeitsgrad der Brennkraftmaschine und einer nicht kontinuierlichen Leistungsaufnahme der Aggregate, - beispiels­ weise wird der Kompressor einer Klimaanlage während des Fahrzeugbetriebes häufig ein- und ausgeschaltet, - kommt es zu einer stoßartigen, impulsartigen Belastung des Zugmitteltriebs. Derartige ungedämpfte Beanspruchungen redu­ zieren die Lebensdauer des Zugmittels.

Die DE 196 47 224 A1 zeigt ein Spannsystem für eine Riemenspannvorrich­ tung, die beispielsweise für den Zugmitteltrieb einer Brennkraftmaschine ein­ setzbar ist. Diese Vorrichtung umfasst eine Dämpfungseinrichtung mit einer drehrichtungsabhängigen Reibwirkung und somit eine asymmetrische Dämp­ fungshysterese. Zur Erzielung einer derartigen Dämpfungscharakteristik um­ fasst die bekannte Vorrichtung zwei backenförmige, jeweils um einen Schwenkzapfen drehbare Reibbelagträger, die von einer drehbaren Trommel umschlossen sind. Zur Erzielung einer kraftschlüssigen Anlage der Reibbelag­ träger an der zylindrischen Innenwandung der Trommel ist ein mechanisches, federelastisches Spreizelement vorgesehen. Die drehrichtungsabhängige Dämpfung wird erzielt, indem beide Reibbelagträger gegenüber der Trom­ meldrehung in einer Umdrehungsrichtung auflaufend in der entgegengesetzten Umdrehungsrichtung ablaufend angeordnet sind. Die bekannte Vorrichtung erfordert einen großen Bauraum zur Aufnahme der separaten Reibbelagträger. Die mehrere Einzelteile umfassende Einrichtung bedarf darüber hinaus eine kostenintensive Montage, was insgesamt die Akzeptanz für eine Serienanwen­ dung in großen Stückzahlen verhindert.

Zusammenfassung der Erfindung

Von den zuvor genannten Nachteilen der bekannten Vorrichtung ausgehend, ist es Aufgabe der Erfindung, ein sowohl kostengünstiges als auch bauraum­ optimiertes Spannsystem mit einer gerichteten Dämpfung zu schaffen. Eine weitere Forderung besteht darin, den erforderlichen Montageaufwand zu ver­ ringern, insbesondere durch einen reduzierten Bauteileumfang der Dämp­ fungseinrichtung.

Die zuvor genannte Problemstellung wird erfindungsgemäß durch ein Reibele­ ment gelöst, das in einer als Ringspalt gestalteten Aufnahme eingesetzt ist. Der Ringspalt als Einbauraum für die erfindungsgemäße Dämpfungseinrich­ tung ist dabei radial von dem Lagerzapfen des Drehlagers innenseitig be­ grenzt, über das der Spannarm schwenkbar gelagert ist. Außerdem ist der Ringspalt von der Innenwandung einer zylindrischen Aufnahme des Span­ narms oder des Gehäuses begrenzt. Zur Erzielung einer drehrichtungsabhän­ gigen Dämpfung ist das erfindungsgemäße Reibelement kraftschlüssig an ei­ nem Bauteil abgestützt, welches den Ringspalt radial begrenzt. An dem zuge­ hörigen weiteren, den Ringspalt radial begrenzenden Bauteil ist das Reibele­ ment drehfixiert. Diese Anordnung des Reibelementes ermöglicht die ge­ wünschte unterschiedliche Dämpfungskraft, abhängig von der Drehrichtung, d. h. von der Schwenkbewegung des Spannarms.

Die Befestigung des Reibelementes ist erfindungsgemäß an beiden Bauteilen möglich, die den Ringspalt und damit den Einbauraum des Reibelementes ra­ dial begrenzen. Diese konstruktive Ausgestaltung ermöglicht abhängig von der Befestigung eine Dämpfungskraftzunahme für eine Schwenkbewegung des Spannarms sowohl im Uhrzeigersinn als auch im Gegenuhrzeigersinn. Die un­ terschiedliche Befestigung des Reibelementes ermöglicht eine auflaufende Anordnung des Reibbelags im Uhrzeigersinn oder im Gegenuhrzeigersinn bzw. eine ablaufende Anordnung des Reibbelags in beiden Drehrichtungen. Damit ergibt sich ein Maximum an Gestaltungsmöglichkeiten und Wirkprinzipien für die erfindungsgemäße Dämpfungseinrichtung.

Der einteilige Aufbau des erfindungsgemäßen Reibelementes vereinfacht die Montage, wobei diese vorteilhaft kostengünstig automatisiert werden kann. Die geometrische Gestaltung des Reibelementes als ein kreisringförmiges Bauteil, erfordert im Vergleich zum bekannten Stand der Technik einen verringerten Bauraum. Insgesamt ermöglicht die erfindungsgemäße drehrichtungsabhängi­ ge Dämpfungseinrichtung einen bedeutenden Kostenvorteil gegenüber bisher bekannten Dämpfungseinrichtungen.

Das bis auf ein Spaltmaß vollzylindrisch ausgebildete Reibelement stützt sich kraftschlüssig an einem Bauteil ab, welches den Ringspalt radial begrenzt. Diese Ausgestaltung ermöglicht bei Bedarf eine vereinfachte Einflußnahme auf die Dämpfungskraft, welche als Funktion des Umschlingungswinkels und der Vorspannkraft definiert werden kann. Die Dämpfungskraft ist dabei proportional zur Stellung des Spannarms, wobei die Dämpfungskraft der Haftreibung an­ steigen kann, bis sich das Reibelement gegenüber dem Bauteil verlagert, an dem dieses kraftschlüssig anliegt. Die erfindungsgemäße, drehrichtungsab­ hängige Dämpfungseinrichtung beinhaltet folglich eine Festkörperdämpfung mit anschließender Gleitreibung sowie eine Dämpfung, die durch eine Relativbe­ wegung zweier Bauteile entsteht. Zur Erzielung eines verschleißarmen Lang­ zeitbetriebs, kann das Reibmoment des erfindungsgemäßen Reibungsele­ mentes entsprechend den Einsatzbedingungen, durch Variation der Vorspann­ kraft beeinflußt werden, die beispielsweise von der Wandstärke und/oder des Umschlingungswinkels des Reibelementes abhängig ist.

Die Wirkungsweise der drehrichtungsabhängigen Dämpfungseinrichtung ent­ steht durch eine Relativbewegung zwischen dem Reibelement und einem Ge­ genlaufpartner. Dabei kann als Gegenlaufpartner sowohl der Lagerzapfen als auch der Spannarm dienen. Abhängig von der Einbaulage ergeben sich zwei Wirkprinzipien. Zur Erzielung einer Relativbewegung zwischen dem Reibele­ ment und dem Lagerzapfen wird das Reibelement mit entsprechendem Über­ maß, zur Erzielung einer Vorspannung, auf dem Lagerzapfen aufgeschoben, um damit eine Anfangsdämpfung zu erzielen. Dazu ist der Lagerzapfen vor­ zugsweise drehstarr angeordnet und das Reibelement an dem Spannarm form­ schlüssig befestigt. In dieser Einbaulage folgt zumindest der Endbereich des Reibelementes der Bewegung des Spannarms. Die Erfindung schließt ebenso einen drehstarr an dem Spannarm angeordneten Lagerzapfen ein, an dem das Reibelement befestigt ist.

Die erfindungsgemäße, drehrichtungsabhängige Dämpfungseinrichtung er­ möglicht eine definierte Reibung aufgrund der kraftschlüssigen Anlage an ei­ nem Bauteil, welches den Ringspalt radial begrenzt. Die Reibung wiederum übt ein Moment aus, welches auf das Reibelement einwirkt, mit der Folge, dass sich die Wandstärke des Reibelementes verändert. Das Reibelement hat das Bestreben, den Bolzen bzw. den Lagerzapfen einzuschnüren. Da der Lager­ zapfen starr und unelastisch ist, bildet sich eine Gegenkraft, die eine vergrö­ ßerte Flächenpressung auslöst. Das Reibmoment nimmt damit unmittelbar Einfluss auf die resultierende Flächenpressung des Reibelementes. Folglich verändert sich abhängig von der Drehrichtung das erzeugte Reibmoment, mit dem Effekt einer gerichteten Dämpfung.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der An­ sprüche 2 bis 20, die nachfolgend näher erläutert werden.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Spannsy­ stems sowohl eine drehrichtungsabhängige Dämpfungseinrichtung als auch eine drehrichtungsunabhängige Dämpfungseinrichtung, die jeweils zwischen einem drehstarren Bauteil und einem verdrehbaren Bauteil des Spannsystems angeordnet sind. Dabei ist die Erfindung anwendbar für ein Spannsystem mit einem drehstarr mit dem Gehäuse verbundenen Lagerzapfen und einem Spann­ arm, welcher über eine Nabe auf dem Lagerzapfen drehbar gelagert ist. Alter­ nativ dazu schließt die Erfindung weiterhin ein Spannsystem ein, bei dem der Spannarm über den Lagerzapfen drehbar in dem Gehäuse eingesetzt ist.

Die erfindungsgemäße, drehrichtungsabhängige Dämpfungseinrichtung, wel­ che den Lagerbolzen kraftschlüssig umschließt, umfaßt ein Reibelement mit einer Trennfuge, die als ein Längsschlitz ausgebildet, in Richtung einer Längs­ achse des Lagerbolzens verläuft. Alternativ dazu schließt die Erfindung eben­ falls ein Reibelement ein, welches kraftschlüssig an der Innenwandung der Spannarmaufnahme abgestützt ist. Auch ein derartig angeordnetes Reibele­ ment ist mit einer als Längsschlitz gestalteten Trennfuge versehen.

Die Erfindung schließt weiterhin ein den Lagerzapfen kraftschlüssig umschlie­ ßendes, eine Trennfuge aufweisendes Reibelement ein, welches mit zwei zu­ einander beabstandeten Endabschnitten an dem Spannarm befestigt ist. Zur Erzielung einer drehrichtungsabhängigen Dämpfung ist die Vorspannkraft des Reibelementes zumindest in den an die Endabschnitte angrenzenden Zonen unterschiedlich, vorzugsweise durch eine voneinander abweichende Wand­ stärke des Reibelementes. Eine gerichtete Dämpfung stellt sich ebenfalls durch abweichende Anstellwinkel der Endabschnitte ein, wodurch eine Hebelwirkung erzielbar ist. Beispielsweise mit der Wirkung, einen Endabschnitt an den La­ gerzapfen zu pressen und den weiteren Endabschnitt zu lösen.

Als weitere Möglichkeit schließt die Erfindung eine Relativbewegung zwischen dem Reibelement und dem Gehäuse bzw. dem Spannarm ein, wobei das Rei­ belement mit einem entsprechenden Übermaß in die Aufnahme des Spann­ arms eingesetzt ist und damit eine ausreichende Anfangsdämpfung sicher­ stellt. An dem drehstarr angeordneten Lagerzapfen ist das Reibelement form­ schlüssig befestigt. Der Spannarm ermöglicht eine Relativbewegung zu dem Reibelement.

Weiterhin umfaßt die Erfindung einen Lagerzapfen, der einstückig mit dem drehbeweglich angeordneten Spannarm verbunden ist und an dem das Reibe­ lement befestigt ist. Bei einer derartigen Anordnung folgt das Reibelement der Bewegung des Lagerzapfens, wobei diese Bewegung relativ zu der Bewegung des stillstehenden Gehäuses erfolgt.

Erfindungsgemäß ist das in dem von dem Lagerzapfen und dem Spannarm radial begrenzten Ringspalt eingesetzte Reibelement an dem Bauteil befestigt, an dem das Reibelement nicht kraftschlüssig anliegt bzw. dieses nicht kraft­ schlüssig umschließt. Zur drehfixierten Befestigung eines Endabschnitts des Reibelementes ist dieses vorzugsweise radial nach außen zeigend abgewin­ kelt, wobei dieser Endabschnitt formschlüssig in eine Ausnehmung des Lager­ zapfens oder des Spannarms eingreift.

Zur Erzielung einer größtmöglichen kraftschlüssigen Abstützung des Reibele­ mentes ist dessen Trennfuge oder Längsschlitz zwischen dem Endabschnitt und dem freien Ende des Reibelementes vorgesehen. Diese Gestaltung er­ möglicht eine nahezu geschlossene zylindrische Form des Reibelementes, was sich positiv auf die Dämpfungscharakteristik auswirkt. Diese Platzierung der Trennfuge gewährleistet einen großen Umschlingungswinkel des Reibelemen­ tes, wodurch sich bei einer auflaufenden Stellbewegung eine progressive Dämpfung einstellt.

Ein weiteres erfindungsgemäßes Reibelement, welches den Lagerzapfen nahezu vollständig umschließt, ist mittels der radial nach außen gerichteten End­ abschnitte in zueinander versetzt angeordneten Ausnehmungen des Span­ narms formschlüssig gehalten. Mit dem an beiden Enden gehaltenen Reibele­ ment, das eine bis auf die Trennfuge geschlossene zylindrische Form aufweist, kann ein überlagerter Effekt erzielt werden, d. h. Reibmomente in beiden Dreh­ richtungen, die sich voneinander unterscheiden. Die Reibmomente sind von Faktoren, wie der Geometrie, der Formgebung und von der Bauteilsteifigkeit der Reibelemente beeinflußbar, sowie von unterschiedlichen Auslenkungen der der Endabschnitte, mit denen die Hebelwirkung in Endzonen der Endabschnitte verändert werden kann. Diese Hebelwirkung kann dabei erfindungsgemäß un­ terschiedlich ausgelegt werden zur Erziehung einer drehrichtungsabhängigen Dämpfung.

Die Erfindung schließt weiterhin für ein an einem Endabschnitt befestigtes Rei­ belement eine sich über den Umfang gesehen veränderliche Wandstärke ein. Vorteilhaft ist dazu eine Wandstärkengestaltung vorzunehmen, die sich vom Befestigungspunkt, des abgewinkelten Endabschnitts beginnend bis zum freien Ende kontinuierlich verändert. Vorzugsweise verstärkt sich die Wandstärke, um eine nahezu konstante Vorspannkraft über den Umfang des Reibelementes zu erzielen, verbunden mit einem definierten Reibmoment. Alternativ schließt die Erfindung ein Reibelement ein, bei dem sich die Wandstärke zu dem freien Endabschnitt verjüngt.

Zur Schaffung geeigneter Reibpartner ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass ein aus Kunststoff hergestelltes Reibelement mit einem Bauteil aus Metall zu­ sammenwirkt, welches den Einbauraum des Reibelementes radial begrenzt. Ein Reibelement aus einem verschleißfesten Kunststoff ermöglicht neben einer kostengünstigen Herstellung eine einfache Handhabung und Montage des Reibelementes. Durch eine geeignete Werkstoffwahl des Reibelementes kann weiterhin eine Verschleißoptimierung zur Erzielung einer verbesserten Le­ bensdauer des Spannsystems erzielt werden. Außerdem ergibt sich durch die Reibpartner aus Kunststoff und Metall eine Dämpfungseinrichtung, die vorteil­ haft keine Geräuschentwicklung verursacht.

Als Maßnahme, das Reibmoment des erfindungsgemäßen Reibelementes zu vergrößern, ist erfindungsgemäß weiterhin vorgesehen, das Reibelement mit einer Federbuchse zu kombinieren. Dazu eignet sich vorzugsweise eine aus Federstahl hergestellte geschlitzte Federbuchse, die unter Vorspannung, ab­ hängig von der Einbaulage des Reibelementes, diese konzentrisch umschließt oder an dieser innenseitig kraftschlüssig anliegt. Weiterhin schließt die Erfin­ dung ein Reibelement aus Kunststoff ein, indem zur Versteifung und/oder zur Erzielung einer größeren Vorspannkraft ein Armierungsring, z. B. aus Feder­ stahl, eingesetzt bzw. dieser von Kunststoff umspritzt ist.

Die erfindungsgemäße, drehrichtungsabhängige Dämpfung kann weiterhin mit einer drehrichtungsunabhängigen Dämpfung kombiniert werden. Dazu bietet es sich an, das Spannsystem mit voneinander getrennten Dämpfungseinrichtun­ gen zu versehen, mit jeweils einem separaten Reibelement. Ein derartiges Spannsystem bietet den Vorteil, zur Reduzierung der Variantenvielfalt, be­ darfsabhängig, d. h. abhängig von der jeweiligen Motor- bzw. Schwingungscha­ rakteristik der Brennkraftmaschine mit einem oder zwei Dämpfungseinrichtun­ gen zu bestücken.

Die Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Spannsystems mit zwei Dämp­ fungseinrichtungen sieht vor, dass die drehrichtungsunabhängige Dämpfungs­ einrichtung als eine Reibscheibe gestaltet ist, zur Aufnahme einer von dem Federmittel aufgebrachten Axialkraft. Die insbesondere aus einem verschleiß­ festen Kunststoff hergestellte Reibscheibe stützt sich beispielsweise einseitig an einem Bund oder einem Bord des Lagerzapfens ab und gegenseitig an ei­ nem Ansatz oder einer Ausnehmung des Gehäuses. Die drehrichtungsunab­ hängige Dämpfungseinrichtung ist kombiniert mit einer weiteren, drehrich­ tungsabhängigen Dämpfungseinrichtung gemäß einer zuvor beschriebenen Bauart.

Die Erfindung umfasst weiterhin eine Dämpfungseinrichtung, die sowohl eine drehrichtungsabhängige als auch eine drehrichtungsunabhängige Dämpfungs­ einrichtung in einer Baueinheit verkörpert. Dieses Konzept ermöglicht eine weitere Bauteilreduzierung und vereinfacht den Montageaufwand. Eine derarti­ ge kombinierte Dämpfungseinrichtung ist beispielsweise realisierbar mit einem kreisringförmig gestaltetem Reibelement, welches in einen entsprechenden Einbauraum des Spannarms eingesetzt ist und radial vorgespannt an einer Innenwandung des Spannarms abgestützt und an dem Lagerzapfen drehfixiert ist. Das weiterhin mit einer Trennfuge versehene Reibelement ist damit vom Aufbau vergleichbar mit den zuvor beschriebenen Reibelementen der Erfin­ dung, die ausschließlich für eine drehrichtungsabhängige Dämpfung vorgese­ hen sind. Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung stützt sich eine stirnseitige Anlagefläche eines derartigen Reibelementes, zur Erzielung einer drehrich­ tungsunabhängigen Dämpfung an dem Gehäuse oder einer drehfest mit dem Lagerzapfen verbunden Scheibe ab.

Eine weitere konstruktive Ausbildung des erfindungsgemäßen Spannsystems sieht vor, dass dieses ausschließlich eine drehrichtungsabhängige Dämp­ fungseinrichtung aufweist. Dazu ist in einem Abstützbereich zwischen dem verdrehbaren Spannarm und dem drehfixierten Gehäuse ein Axiallager vorge­ sehen. Beispielsweise eignet sich dazu ein Wälzlager bzw. eine reibungsmin­ dernde Beschichtung zwischen den Reibpartnern.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Bevorzugte Ausführungsbeispiele, die nachfolgend näher beschrieben sind, verdeutlichen die Erfindung. Es zeigen

Fig. 1 in einem Längsschnitt ein Spannsystem, versehen mit ei­ ner erfindungsgemäßen drehrichtungsabhängigen Dämp­ fungseinrichtung, die kraftschlüssig an einem verdrehbaren Lagerzapfen abgestützt ist;

Fig. 2 eine alternative drehrichtungsabhängige Dämpfungsein­ richtung, deren Reibelement kraftschlüssig an einer In­ nenwandung des Spannarms anliegt und innenseitig an dem drehfesten Lagerzapfen lagepositioniert ist;

Fig. 3 ein Spannsystem, versehen mit einer kombinierten dreh­ richtungsabhängigen und drehrichtungsunabhängigen Dämpfungseinrichtung;

Fig. 4 ein Spannsystem, in das eine Dämpfungseinrichtung inte­ griert ist, die ausschließlich eine Drehrichtungsabhängige Dämpfung sicherstellt;

Fig. 5 die Schnittansicht 5-5, gemäß Fig. 1, aus der die Ein­ baulage des erfindungsgemäßen am Lagerzapfen abge­ stützten Reibelementes deutlich wird;

Fig. 6 eine weitestgehend der Fig. 4 entsprechende Darstellung mit einem kraftschlüssig an einer Innenwandung des Spannarms abgestützten Reibelement;

Fig. 7 die Anordnung eines Reibelementes, welches mit beiden Endabschnitten formschlüssig am Spannhebel befestigt ist.

Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen

Grundsätzlich ist das nachfolgend beschriebene Spannsystem von bekannter Bauart, weshalb die Beschreibung sich auf die für die Erfindung wesentlichen Bauteile beschränkt. Das in Fig. 1 abgebildete Spannsystem 1 ist versehen mit einem ortsfest, beispielsweise an der Brennkraftmaschine unmittelbar befe­ stigten Gehäuse 2, auf dessen Lagerzapfen 3 ein Spannarm 4 schwenkbar angeordnet ist. Dazu ist eine Nabe 5 des Spannarms 4 mit einer Aufnahme versehen, in die der Lagerzapfen 3 eingreift. In einem kreisringförmigen Ein­ bauraum, der radial von der Innenwandung 6 der Nabe 5 und einer Mantelflä­ che des Lagerzapfens 3 radial begrenzt ist, ist ein Gleitlager 7 eingesetzt, zur Erzielung einer reibungsarmen Schwenkbewegung der Nabe 5 und damit des Schwenkarms 4.

An einem Ende der Nabe 5 schließt sich der Spannarm 4 an, der rechtwinklig zu einer Längsachse 8 des Gehäuses 2 ausgerichtet ist, und an dem endseitig eine drehbare Spannrolle 9 angeordnet ist. Eine angefederte Anlage der Spannrolle 9 an einem Zugmittel 10 erfolgt mittels einer Torsionsfeder 11. Die Torsionsfeder 11 ist dabei zwischen dem Gehäuse 2 und dem Spannarm 4 angeordnet, wobei Federenden der Torsionsfeder jeweils drehfixiert sind. Auf­ grund einer vorgespannten Einbaulage der Torsionsfeder 11 wird eine stets abgestützte Anlage der Spannrolle 9 an dem Zugmittel 10 sichergestellt. Ne­ ben einer Torsionskraft bzw. einer Drehkraftkomponente übt die Torsionsfeder 11 weiterhin eine in axialer Richtung wirkende Spreizkraft aus, die den Span­ narm 4 bzw. die Nabe 5 in Richtung einer zwischen dem Gehäuse 2 und dem Spannarm 4 eingesetzten Reibscheibe 13 beaufschlagt. Die Reibscheibe 13 bildet die Dämpfungseinrichtung 34 und ermöglicht eine drehrichtungsunab­ hängige Dämpfung von Steilbewegungen des Spannarms 4, die vom Zugmittel 10 aufgrund wechselnder Leistungsaufnahmen von Aggregaten ausgelöst wer­ den, die mit dem Zugmittel 10 in Verbindung stehen.

Das Spannsystem 1 ist weiterhin versehen mit einer Dämpfungseinrichtung 14, zur Erzielung einer drehrichtungsabhängigen Dämpfung von Stellbewegungen des Spannarms 4 versehen. Dazu weist die Nabe 5 spannrollenseitig eine Auf­ nahme 16 auf, d. h. einen radial gestuften Abschnitt der zentrischen Bohrung. Die Aufnahme 16 bildet einen Ringspalt 17 zur Aufnahme eines Reibelementes 15a. Der Ringspalt 17 ist dabei radial begrenzt von einer Innenwandung 18 der Nabe 5 und einer Mantelfläche des Lagerzapfens 3.

In weiteren Ausführungsbeispielen (Fig. 2, Fig. 3, Fig. 4) eines erfindungs­ gemäßen Spannsystems 1 sind die mit dem ersten Ausführungsbeispiel über­ einstimmenden Bauteile mit gleichen Bezugsziffern versehen, so dass bezüg­ lich deren Beschreibung auf die Ausführung des ersten Ausführungsbeispiels (Fig. 1) verwiesen werden kann.

Die Fig. 2 zeigt das Spannsystem 1, dessen drehrichtungsabhängige Dämp­ fungseinrichtung 14 mit dem Reibelement 15b versehen ist. Das kreisringfömig gestaltete, mit einer Trennfuge in Form eines Längsschlitzes 19 versehene Reibelement 15b liegt kraftschlüssig an der Innenwandung 18 der Nabe 5 des Spannarms 4 an. Wie in Fig. 5 dargestellt, ist das Reibelement 15b an dem Lagerzapfen 3 drehfixiert. Die weitere drehrichtungsunabhängige Dämpfungs­ einrichtung 34, dargestellt durch die Reibscheibe 13 ist in einer stirnseitigen Ausnehmung des Spannarms 4 eingesetzt und stützt sich gegenseitig an einer Schulter des Gehäuses 2 ab. Die Torsionsfeder 11 ist zwischen dem Spannarm 4 und einer drehfest mit dem Lagerzapfen 3 verbundenen Stützscheibe 12 ein­ gesetzt.

Die Fig. 3 zeigt die Dämpfungseinrichtung 35, eingesetzt in dem Spannsy­ stem 1. Abweichend zu den Dämpfungseinrichtungen 14, 34, abgebildet in den Fig. 1 und 2 beinhaltet die Dämpfungseinrichtung 35 gemäß Fig. 3 eine Einrichtung, die sowohl eine drehrichtungsabhängige Dämpfung als auch eine drehrichtungsunabhängige Dämpfung ermöglicht. Das Reibelement 33 stützt sich kraftschlüssig an der Innenwandung 18 der Nabe 5 des Spannarms 4 ab und ist innenseitig über einen Endabschnitt an dem Lagerzapfen 3 lagefixiert und stellt damit eine drehrichtungsabhängige Dämpfung sicher. Zusätzlich stützt sich axial an einer Stirnseite 32 des Reibelements 33 das Gehäuse 2 über eine Schulter 31 ab. Die Reibpartner, die Schulter 31 sowie die Stirnseite 32 des Reibelements 33 bewirken eine drehrichtungsunabhängige Dämpfungseinrichtung. Zur Verschleißminderung bzw. zur Vermeidung einer Geräusch­ entwicklung sind die Kontaktflächen zwischen den Reibpartner, der Schul­ ter 31 sowie dem Reibelement 33 vorzugsweise mit einer geeigneten ver­ schleißfesten Beschichtung versehen.

Die Fig. 4 zeigt das mit der Dämpfungseinrichtung 36 versehene Spannsy­ stem 1, mit dem ausschließlich eine drehrichtungsabhängige Dämpfung von Stellbewegungen des Spannarms 4 erreichbar ist. Dazu dient das Reibelement 15b, dessen Einbaulage und Funktion in der Beschreibung zu Fig. 2 erläutert wurde. Zur Abstützung einer von der Torsionsfeder 11 ausgelösten Axialkraft zwischen dem Gehäuse 2 und dem Spannarm 4 ist ein Axiallager 30 vorgese­ hen. Dazu eignet sich insbesondere ein in eine Ringnut 28 des Spannarms 4 eingesetztes Wälzlager, das gegenseitig an einer Schulter 29 des Gehäuses 2 anliegt.

Die Einbaulage des Reibelementes 15a verdeutlicht die Fig. 5. Das drehrich­ tungsabhängige Reibelement 15a dämpft wirkungsvoll die impulsartig in den Zugmitteltrieb eingeleiteten Wechselbeanspruchungen, die von dem Zugmittel 10 auf die Spannrolle 9 und damit auf den Spannarm 4 übertragen werden.

Ohne eine Dämpfung verursachten die Wechselbeanspruchungen unzulässig große Auslenkungen bzw. Stellbewegungen des Spannarms 4. Dabei können insbesondere hochfrequente Stellbewegungen des Spannarms 4 zu einer nachteiligen Geräuschentwicklung des Spannarms 1 führen. Aufgrund der drehrichtungsabhängigen Dämpfungseinrichtung 14 ergibt sich eine weitere verbesserte Geräuschdämpfung des Spannsystems 1.

Die Fig. 5 zeigt in einem vergrößerten Maßstab das Reibelement 15a im ein­ gebauten Zustand. Das mit einer als Längsschlitz 19 ausgebildeten Trennfuge versehene, aus Kunststoff hergestellte, Reibelement 15a umschließt kraft­ schlüssig den Lagerzapfen 3. Zur Erzielung einer vergrößerten Vorspannkraft des Reibelementes 15a auf dem Lagerzapfen 3 dient eine Federbuchse 27. Die geschlitzte, aus Stahl hergestellte Federbuchse 27 umschließt das Reibelement 15a nahezu vollständig. Dem Längsschlitz 19 benachbart bildet das Reibelement 15a einen radial nach außen abgekanteten Endabschnitt 20, der formschlüssig in eine Ausnehmung 21 des Spannarms 4 eingreift. Der radiale Abstand zwischen dem Lagerzapfen 3 und der Innenwandung 18 des Span­ narms 4 begrenzt radial den Ringspalt 17. Dieses Abstandsmaß übertrifft die Wandstärke "s" des Reibelementes 15a sowie einer Wandstärke der Feder­ buchse 27. Damit stellt sich ein Ringspalt zwischen der Außenkontur des Reibelementes 15 bzw. der Federbuchse 27 und der Innenwandung 18 des Spannarms 4 ein, so dass die Dämpfwirkung des Reibelementes 15a aufgrund der Einbausituation nicht behindert ist. Das den Lagerzapfen 3 nahezu vollständig kraftschlüssig umschließende Reibelement 15a besitzt eine von der Vorspann­ kraft abhängige Selbsthemmung, wobei deren Reibmoment abhängig von der Schwenkrichtung des Spannarms 4 unterschiedlich ist.

Eine Schwenkbewegung des in Fig. 5 abgebildeten Schwenkarms 4 im Ge­ genuhrzeigersinn vergrößert das Reibmoment, in dem das Reibelement 15 über den Endabschnitt 20 in Richtung einer den Längsschlitz 19 verkleinern­ den Bewegung beaufschlagt wird. Diese auch als auflaufende Bewegung zu bezeichnende Drehrichtung vergrößert das Reibmoment, bis die Haftreibung zwischen dem Lagerzapfen 3 und dem Reibelement 15a überwunden ist und das Reibelement 15a zumindest begrenzt der Schwenkbewegung des Span­ narms 4 folgt. Eine Umkehrung der Schwenkbewegung des Spannarms 4 im Uhrzeigersinn, die auch als ablaufende Bewegung bezogen auf das Reibele­ ment 15a zu bezeichnen ist, bewirkt eine den Längsschlitz 19 vergrößernde Bewegung mit einem deutlich reduzierten Reibmoment. Zur Erzielung einer vergrößerten Vorspannkraft des Reibelementes 15a auf dem Lagerzapfen 3 dient eine Federbuchse 27. Die geschlitzte, aus Stahl hergestellte Federbuch­ se 27 umschließt das Reibelement 15a nahezu vollständig.

In Fig. 6 ist das Reibelement 15b im eingebauten Zustand dargestellt, dessen verstärkte Dämpfwirkung bei einer Schwenkbewegung des Spannarms 4 im Uhrzeigersinn wirksam wird. Dazu ist das Reibelement 15b kraftschlüssig an der Innenwandung 18 des Spannarms 4 abgestützt und am Lagerzapfen 3 la­ gepositioniert. Der Lagerzapfen 3 ist mit einer Ausnehmung 23 versehen, in die ein radial nach innen abgekanteter Endabschnitt 22 des Reibelementes 15b eingreift. Die Fig. 6 verdeutlicht, dass die Wandstärke "s" des Reibelementes 15b vom Endabschnitt 22 ausgehend, sich stetig vergrößert. Diese Gestaltung ermöglicht eine gezielte Einflußnahme auf die Vorspannkraft des Reibelemen­ tes 15b und das damit unmittelbar in Verbindung stehende Reibmoment.

Die Fig. 7 zeigt das Reibelement 15c, welches mit zwei Endabschnitten 24a, 24b, in voneinander beabstandeten Ausnehmungen 25a, 25b des Spannarms 4 eingreift und darin formschlüssig gehalten ist. Aufgrund der unterschiedlichen Anbindung des Reibelementes 15c am Spannarm 4 stellt sich im Vergleich zu den Reibelementen 15a, 15b eine geänderte Dämpfungscharakteristik ein. Diese ist beeinflussbar sowohl durch abweichende Ausrichtungen bzw. abwei­ chende Anstellungen der Endabschnitte 24a, 24b als auch durch einen unter­ schiedlichen Übergang bzw. durch voneinander abweichende Wandstärken zwischen den Endabschnitten 24a, 24b in dem zylindrischen Bereich des Reib­ elementes 15c. Die unterschiedliche Geometrie und Bauteilsteifigkeit des Reibelementes 15c im Bereich der jeweiligen Endabschnitte und/oder der Übergänge ermöglicht eine drehrichtungsabhängige Dämpfung. Zur Schaffung einer definierten Einbaulage bzw. Vermeidung einer selbsttätigen Verschie­ bung der Endabschnitte 24a, 24b aus den Ausnehmungen 25a, 25b verbindet ein Steg 26 die beiden Endabschnitte 24a, 24b.

Bezugszeichenliste

1

Spannsystem

2

Gehäuse

3

Lagerzapfen

4

Spannarm

5

Nabe

6

Innenwandung

7

Gleitlager

8

Längsachse

9

Spannrolle

10

Zugmittel

11

Torsionsfeder

12

Stützscheibe

13

Reibscheibe

14

Dämpfungseinrichtung

15

a Reibelement

15

b Reibelement

15

c Reibelement

16

Aufnahme

17

Ringspalt

18

Innenwandung

19

Längsschlitz

20

Endabschnitt

21

Ausnehmung

22

Endabschnitt

23

Ausnehmung

24

a Endabschnitt

24

b Endabschnitt

25

a Ausnehmung

25

b Ausnehmung

26

Steg

27

Federbuchse

28

Ringnut

29

Schulter

30

Axiallager

31

Schulter

32

Stirnseite

33

Reibelement

34

Dämpfungseinrichtung

35

Dämpfungseinrichtung

36

Dämpfungseinrichtung

Claims (20)

1. Spannsystem (1) für ein Zugmittel (10) wie Riemen und Ketten, insbe­ sondere für einen Zugmitteltrieb einer Brennkraftmaschine, versehen mit einem ortsfesten Gehäuse (2) und einem über ein Drehlager schwenk­ baren Spannarm (4), der mittels einem zwischen dem Gehäuse (2) und dem Spannarm (4) angeordneten Federelement über eine Spannrolle (9) an dem Zugmittel (10) federnd abgestützt ist, wobei das Spannsystem (1) zur Dämpfung einer oszillierenden Schwenkbewegung des Spann­ arms (4) zumindest eine drehrichtungsabhängige Dämpfungseinrich­ tung (14) umfasst, deren Reibelement (15a, 15b, 15c) in einen Ringspalt (17) eingesetzt ist, der innenseitig von einem Lagerzapfen (3) des Drehlagers und außenseitig von einer Innenwandung einer Aufnahme (16) des Spannarms (4) oder des Gehäuses (2) radial begrenzt ist, wo­ bei das bis auf ein Spaltmaß vollzylindrisch gestaltete Reibelement (15a, 15b, 15c) an einem den Ringspalt (17) radial begrenzenden Bauteil drehfixiert und an dem weiteren Bauteil kraftschlüssig abgestützt ist.

2. Spannsystem für ein Zugmittel nach Anspruch 1, das zwischen einem drehstarren und einem verschwenkbaren Bauteils des Spannsystems (1) sowohl eine drehrichtungsabhängige Dämpfungseinrichtung (14) als auch eine drehrichtungsunabhängige Dämpfungseinrichtung (34) ange­ ordnet ist (Fig. 1, Fig. 2).

3. Spannsystem für ein Zugmittel nach Anspruch 1, dessen Lagerzapfen (3) drehstarr mit dem Gehäuse (2) verbunden ist und der Spannarm (4) über die Nabe (5) verdrehbar auf dem Lagerzapfen (3) angeordnet ist (Fig. 2).

4. Spannsystem für ein Zugmittel nach Anspruch 1, bei dem der mit dem Lagerzapfen (2) einstückig verbundene Spannarm (4) verdrehbar in dem Gehäuse (2) eingesetzt ist (Fig. 1).

5. Spannsystem für ein Zugmittel nach Anspruch 1, bei dem das Reibele­ ment (15a) den Lagerzapfen (3) kraftschlüssig umschließt und zur Bil­ dung eines Spaltmaßes das Reibelement (15a) einen in Richtung einer Längsachse (8) des Lagerzapfens (3) verlaufenden, eine Trennfuge bil­ denden Längsschlitz (19) aufweist (Fig. 5).

6. Spannsystem für ein Zugmittel nach Anspruch 5, bei dem das Reibele­ ment (15a) den Lagerzapfen (3) kraftschlüssig umschließt und mit einem Endabschnitt (20) formschlüssig in eine Ausnehmung (21) des Spann­ arms (4) eingreift (Fig. 5).

7. Spannsystem für ein Zugmittel nach Anspruch 1, wobei das mit einem Längsschlitz (19) versehene Reibelement (15b) kraftschlüssig an der Innenwandung (18) des Spannarms (4) anliegt (Fig. 6).

8. Spannsystem für ein Zugmittel nach Anspruch 7, dessen kraftschlüssig an der Innenwandung (18) des Spannarms (4) abgestütztes Reibele­ ment (15b) mit einem Endabschnitt (22) in einer Ausnehmung (23) des Lagerzapfens (3) lagefixiert ist (Fig. 6).

9. Spannsystem für ein Zugmittel nach Anspruch 1, mit einem den Lager­ zapfen (3) kraftschlüssig umschließenden Reibelement (15c), das mit zwei zueinander beabstandeten Endabschnitten (24a, 24b) an dem Spannarm (4) befestigt ist (Fig. 7).

10. Spannsystem für ein Zugmittel nach Anspruch 1, bei dem der Längs­ schlitz (19) des kreisringförmig gestalteten Reibelements (15a, 15b) zwi­ schen dem Endabschnitt (20, 22) und einem freien Ende des Reibele­ mentes (15a, 15b) vorgesehen ist (Fig. 5, Fig. 6).

11. Spannsystem für ein Zugmittel nach Anspruch 9, wobei die zwei Endab­ schnitte (24a, 24b) des Reibelementes (15c) mit unterschiedlichen An­ stellwinkeln radial nach außen gerichtet sind und in zueinander versetzt angeordneten Ausnehmungen (25a, 25b) des Spannarms (4) form­ schlüssig eingreifen und die Endabschnitte (24a, 24b) über einen Steg (26) verbunden sind (Fig. 7).

12. Spannsystem für ein Zugmittel nach Anspruch 11, wobei das Reibele­ ment (15c) Endabschnitte (24a, 24b) und/oder Übergänge zwischen ei­ nem zylindrischen Bereich und den Endabschnitten (24a, 24b) aufweist, die voneinander abweichend dimensioniert sind (Fig. 7).

13. Spannsystem für ein Zugmittel nach Anspruch 1, dessen Reibelement (15a, 15b) eine Wandstärke "s" aufweist, die sich von einem Endabschnitt (20, 22) beginnend umfangsseitig kontinuierlich verändert (Fig. 6).

14. Spannsystem für ein Zugmittel nach Anspruch 1, wobei das aus einem Kunststoff hergestellte Reibelement (15a, 15b, 15c) an einem Reibpart­ ner aus Metall, dem Lagerzapfen (3) oder dem Spannarm (4) kraft­ schlüssig abgestützt ist.

15. Spannsystem für ein Zugmittel nach Anspruch 1, bei dem eine ge­ schlitzte Federbuchse (27) das Reibelement (15a) kraftschlüssig außen umschließt oder an dem Reibelement (15b) innenseitig kraftschlüssig abgestützt ist (Fig. 5).

16. Spannsystem für ein Zugmittel nach Anspruch 15, dessen Federbuchse (27) aus einem metallenen Werkstoff, insbesondere einem Federstahl, hergestellt ist.

17. Spannsystem für ein Zugmittel nach Anspruch 2, bei dem der mit Reib­ elementen (15a, 15b) bestückten, drehrichtungsabhängigen Dämp­ fungseinrichtung (14) eine drehrichtungsunabhängige Dämpfungsein­ richtung (34) zugeordnet ist, die eine Reibscheibe (13) umfasst (Fig. 1, Fig. 2).

18. Spannsystem für ein Zugmittel nach Anspruch 1, mit einer Dämpfungs­ einrichtung (35), die sowohl eine drehrichtungsabhängige als auch eine drehrichtungsunabhängige Dämpfung der oszillierenden Schwenkbewe­ gung des Spannarms (4) ermöglicht (Fig. 3).

19. Spannsystem für ein Zugmittel nach Anspruch 18, dessen kreisringför­ mig gestaltetes Reibelement (33) radial vorgespannt in einer Aufnahme (16) an der Innenwandung (6) des Spannarms (4) kraftschlüssig anliegt und an dem Lagerzapfen (3) drehfixiert ist und das Reibelement (33) über eine Stirnseite (32) an dem Gehäuse (2) abgestützt ist (Fig. 3).

20. Spannsystem für ein Zugmittel nach Anspruch 1, welches eine dreh­ richtungsabhängige Dämpfungseinrichtung (36) umfasst und zur Abstützung einer Axialkraft zwischen dem Spannarm (4) und dem Gehäuse (2) ein Axiallager (30) vorgesehen ist (Fig. 4).