DE102004036851A1

DE102004036851A1 - Schwenkelement einer Spanneinrichtung

Info

Publication number: DE102004036851A1
Application number: DE200410036851
Authority: DE
Inventors: Luiz Antonio Segatti Oliveira; Marcelo Machado; Josef Dipl.-Ing. Miko (FH)
Original assignee: INA Schaeffler KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2004-07-29
Filing date: 2004-07-29
Publication date: 2006-03-23

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Schwenkelement (32) einer Spanneinrichtung, insbesondere für endlose Treibriemen, vorzugsweise in Nebenaggregattrieben von Brennkraftmaschinen, mit einem das Schwenkelement (32) durchsetzenden und die Spanneinrichtung tragenden Exzenterbolzen (4) und einer darauf unter Zwischenschaltung eines Arbeitsexzenters (14) gegenüber dem Schwenkelement (32) drehbar gelagerten Spannrolle (20) sowie mit einer sich in dem Schwenkelement (32) abstützenden Torsionsfeder (10). Um den Entwicklungs- und Werkzeugkostenaufwand für eine Mehrzahl von Anwendungsfällen des Schwenkelementes (32) zu minimieren, wird vorgeschlagen, dass das Schwenkelement (32) zweistückig ausgebildet ist, mit einem die Spannrolle (20) lagernden Arbeitsexzenter (14) und einer damit axial formschlüssig verbundenen, ein Federende (28) der Torsionsfeder (10) abstützenden Stützhülse (12).

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung bezieht sich auf ein Schwenkelement einer Spanneinrichtung, insbesondere für endlose Treibriemen, vorzugsweise in Nebenaggregattrieben von Brennkraftmaschinen, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Hintergrund der Erfindung
Es sind vielfältige Schwenkelemente von Spanneinrichtungen in Endlostreibriemen bekannt, bei denen die Spanneinrichtung ortsfest gelagert ist und eine schwenkbar daran gelagerte Spannrolle trägt. Da jeder Anwendungsfall für eine solche Spanneinrichtung mit individuellen Randbedingungen behaftet ist, werden bekannte Schwenkelemente für den jeweiligen Einsatzzweck optimiert entwickelt und gefertigt. Nachteilig hierbei sind der Entwicklungsaufwand sowie die entstehenden Werkzeugkosten für die Herstellung des Schwenkelementes.
Aus der gattungsgemäßen DE 296 02 000 U1 ist ein Schwenkelement einer Spanneinrichtung bekannt, mit einem das Schwenkelement durchsetzenden und die Spanneinrichtung tragenden Exzenterbolzen sowie einer darauf unter Zwischenschaltung eines Arbeitsexzenters gegenüber dem Schwenkelement drehbar gelagerten Spannrolle und mit einer sich in dem Schwenkelement abstützenden Torsionsfeder.
Dieses bekannte Schwenkelement ist einstückig ausgeführt und trägt auf seinem exzentrisch ausgebildeten Zapfen ein die Spannrolle drehentkoppelndes Kugellager. Das Schwenkelement selber ist verdrehbar auf einer Reibbuchse gelagert, welche einstückig als Teil eine Tragkörpers ausgebildet ist, in dessen endseitiger Grundplatte ein Ende der Torsionsfeder abgestützt ist. Dieser Tragkörper wiederum ist unter Zwischenlegen einer Distanzhülse auf dem Exzenterbolzen gelagert. Die maximale Exzentrizität des exzentrischen Zapfens am Schwenkkörper ist durch den notwendigen Bauraum für die Reibbuchse und die Distanzhülse limitiert. Dieses begrenzt somit den maximalen Schwenkweg, den die Spannrolle zum Ausgleich von lateralen Schwingungen des Endlostreibriemens ausführen kann.
Aufgabe der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Schwenkelement einer Spanneinrichtung zu schaffen, welches bei begrenztem Entwicklungsaufwand möglichst universell für verschiedene Anwendungsfälle einsetzbar, leicht zu montieren und kostengünstig herstellbar ist.
Die Lösung dieser Aufgabe gelingt mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Zusammenfassung der Erfindung
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass wesentliche Teile des Schwenkelementes für eine Vielzahl von Anwendungsfällen identisch gestaltet sein können und lediglich der das Maß der Exzentrizität bestimmende Teil individuell zu behandeln ist.
Die gestellte Aufgabe wird demnach gelöst durch ein Schwenkelement einer Spanneinrichtung, insbesondere für endlose Treibriemen, vorzugsweise in Nebenaggregattrieben von Brennkraftmaschinen, mit einem das Schwenkelement durchsetzenden und die Spanneinrichtung tragenden Exzenterbolzen und einer darauf unter Zwischenschaltung eines Arbeitsexzenters gegenüber dem Schwenkelement drehbar gelagerten Spannrolle sowie mit einer sich in dem Schwenkelement abstützenden Torsionsfeder. Zudem ist wobei das Schwenkelement zweistückig ausgebildet, mit einem die Spannrolle lagernden Arbeitsexzenter und einer damit axial formschlüssig verbundenen, ein Federende der Torsionsfeder abstützenden Stützhülse.
Vorteilhafterweise ermöglicht diese funktionale Trennung eine universell verwendbare Gestaltung der Stützhülse und eine anwendungsfallbezogene Gestaltung des Arbeitsexzenters. Der Entwicklungsaufwand ist daher deutlich reduziert, da auf das immer gleich gestaltete Stützhülsenelement zurückgegriffen werden kann.
Der in axialer Richtung wirksame Formschluss zwischen beiden Teilen ermöglicht es, die beiden Komponenten in Abweichung vom Stand der Technik an der funktionell günstigsten Stelle für den Entwicklungs- und Herstellprozess zu trennen und günstig in der Montage miteinander zu verbinden.
Außerdem kann in vorteilhafter Ausgestaltung vorgesehen sein, dass die Verbindung zwischen Arbeitsexzenter und Stützhülse in axialer Richtung wirksame, sich formschlüssig umgreifende Verriegelungsflächen aufweist. Dieses ermöglicht es in besonders einfacher Weise, die beiden Komponenten miteinander in Eingriff zu bringen und dauerhaft zu verriegeln.
Dabei kann in weiterer Ausgestaltung vorgesehen sein, dass die der Stützhülse zugeordnete Verriegelungsfläche in radialer Richtung elastisch nachgiebig gestaltet ist. Hierdurch kann der axial wirksame Formschluss zwischen den beiden Komponenten durch eine sogenannte Schnappverbindung hergestellt werden, da die stützhülsenseitige Verriegelungsfläche während des Eingriffes radial ausweichen und anschließend durch elastische Rückstellkräfte wieder in ihre Ausgangslage zurückkehren kann.
Vorzugsweise ist die radiale Nachgiebigkeit durch einen bezüglich der Verriegelungsfläche radial außenliegenden, in Umfangsrichtung verlaufenden Einstich in der Stützhülse hergestellt.
In weiterer, bezüglich der Gestaltung der Schnappverbindung optimierter Weise weist die dem Arbeitsexzenter zugeordnete Verriegelungsfläche in axialer Abfolge eine umlaufende Nase auf und daran anschließend eine umlaufende Nut, und die Stützhülse damit korrespondierend eine in die Nut des Arbeitsexzenters eingreifende Nase und eine Nut, in welche Nut die Nase des Arbeitsexzenters eingreift.
Bevorzugt ist es vorgesehen, dass zwischen Arbeitsexzenter und Stützhülse eine in Umfangsrichtung formschlüssige Verdrehsicherung angeordnet ist. Hierdurch ist im Betrieb des Schwenkelementes eine Relativverdrehung zwischen Stützhülse und Arbeitsexzenter unabhängig von deren Oberflächengestaltung, Materialbeschaffenheit etc. gewährleistet.
Besonders bevorzugt kommt dabei als Verdrehsicherung eine in axiale Richtung weisende Nase oder Fahne der Stützhülse für den formschlüssigen Eingriff in eine korrespondierende Ausnehmung des Arbeitsexzenters zum Einsatz. Eine topologische Umkehr dieser Nase-Ausnehmung-Anordnung könnte nachteilige Folgen für den elastisch nachgiebigen Bereich entlang des Einstiches zur Folge haben.
Zur Wahrung des Schnappeingriffes in die Stützhülse ist bezüglich Materialeinsatz und Reibungsverhältnissen weiterhin bevorzugt vorgesehen, dass ein Innendurchmesser der Stützhülse geringer bemessen ist als ein Außendurchmesser des Exzenterbolzens.
Die Erfindung bietet vorteilhafter Weise die Möglichkeit, die Stützhülse mit einmaligem Entwicklungs- und Werkzeugkostenaufwand für eine Mehrzahl von verschiedenen Einsatzfällen des Schwenkelementes zu entwerten. Die funktionale Trennung des Schwenkelementes in Stützhülse und Arbeitsexzenter bietet darüber hinaus zusätzliche Freiheiten bezüglich des optimalen Werkstoffeinsatzes. Vorzugsweise sind aus ökonomischen und Bearbeitungsgründen beide Komponenten materialeinheitlich zum Beispiel aus einem Kunststoff hergestellt.
In Abweichung hiervon kann es jedoch für bestimmte Anwendungsfälle von Vorteil sein, unterschiedliche Werkstoffe vorzusehen, zum Beispiel um die Reibdämpfung gezielt zu beeinflussen. Auch können Festigkeitsgründe dafür sprechen, eine oder sogar beide Komponenten aus einem Metall, vorzugsweise einer Aluminiumlegierung herzustellen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung wird im Folgenden mit der beiliegenden Zeichnungen anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert. Darin zeigt
1 eine auseinandergezogene Darstellung einer Spanneinrichtung mit einem Schwenkelement,
2 einen Querschnitt durch eine zusammengesetzte Spanneinrichtung mit einem Schwenkelement, und
3 ein erfindungsgemäßes Schwenkelement.
Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
Gemäß 1 weist eine Spanneinrichtung einen innenliegenden, mit einer exzentrisch angeordneten Durchgriffsöffnung 2 versehenen Exzenterbolzen 4 auf. Mittels der Durchgriffsöffnung 2 ist diese Spanneinrichtung in nicht gezeigter Weise am Kurbelgehäuse eine Brennkraftmaschine im Zuge eines Endlostriebes für Nebenaggregate befestigt.
In der Abfolge von links nach rechts gemäß der 1 und 2 sind auf dem Exzenterbolzen 4 angeordnet eine Grundplatte 6, eine Einlegehülse 8, eine Torsionsfeder 10, eine Stützhülse 12, ein Arbeitsexzenter 14, eine Distanzhülse 16, ein Kugellager 18, eine Spannrolle 20 und ein Sicherungsglied 22.
Die Grundplatte 6 trägt einen Befestigungsarm 24 zur Verdrehsicherung am Kurbelgehäuse. Die Torsionsfeder 10 stützt sich mit ihrem links liegenden axialen Endwickel über die Einlegehülse 8 an der Grundplatte 6 ab. Mittels eines Winkelendes 26 der Torsionsfeder 10 ist diese in einem Schlitz der Grundplatte 6 gegen Verdrehen gesichert. Ein gegenüberliegendes Federende 28 der Torsionsfeder 10 durchsetzt als weitere Verdrehsicherung einen Schlitz 30 in der Stützhülse 12.
Die Stützhülse 12 bildet gemeinsam mit dem Arbeitsexzenter 14 ein Schwenkelement 32, wobei der Arbeitsexzenter 14 unter Vermittlung eines Kugellagers 18 die Spannrolle 20 lagert.
Der Arbeitsexzenter 14 ist mit der Stützhülse 12 mittels sich formschlüssig umgreifender, in axialer Richtung wirksamer Verriegelungsflächen 34 und 36 verbunden.
Diese Verbindung ist in der Art einer Schnappverbindung ausgebildet, wobei die der Stützhülse 12 zugeordnete Verriegelungsfläche 36 in radialer Richtung elastisch ausgebildet ist. Hierfür ist in der Stützhülse 12 ein umlaufender, in radialer Richtung bezüglich der Verriegelungsfläche 36 außen liegender Einstich 38 als Materialausnehmung angeordnet.
Zur Herstellung des formschlüssigen Eingriffes sind die Verriegelungsflächen 34 bzw. 36 jeweils mit einer Nut 40 bzw. 42 und je einer Nase 44 bzw. 46 versehen.
Von links nach rechts weist die Stützhülse 12 zunächst die umlaufende Nut 42, dann die umlaufende Nase 46 auf. Korrespondierend greift die umlaufende Nase 44 des Arbeitsexzenters 14 in die Nut 42, die umlaufende Nut 40 der Stützhülse 14 nimmt die Nase 46 auf.
Zum Zwecke der Sicherung gegen Relativverdrehungen zwischen Arbeitsexzenter 14 und Stützhülse 12 weist diese eine in axiale Richtung weisende Fahne 48 auf, welche formschlüssig in eine korrespondierende Ausnehmung 50 des Arbeitsexzenters 14 eingreift.
In axialer Richtung werden alle auf dem Exzenterbolzen 4 aufgefädelten Bauteile zwischen einem links liegenden Radialbund 52 des Exzenterbolzens 4 und dem rechts liegend verdrehgesichert aufgeschobenen Sicherungsglied 22 gehalten.
Für den Zusammenbau wird zunächst die Baueinheit aus Arbeitsexzenter 14 und Stützhülse 12 in Form des Schwenkelementes 32 hergestellt. Bevor die Rastierung über die Verriegelungsflächen 34 und 36 hergestellt wird, wird die Spannrolle 20 samt Kugellager 18 auf den Arbeitsexzenter 14 aufgeschoben, anschließend die dünnwandig ausgebildete Distanzhülse 16 eingeschoben.
Grundplatte 6, Einlegehülse 8 und Torsionsfeder 10 werden dann zusammengesteckt, anschließend das Schwenkelement 32 samt Spannrolle 20 unter Herstellung des Eingriffes zwischen Federende 28 und Schlitz 30 montiert. Ein kleinster Innendurchmesser Di der Stützhülse 12 ist dabei zur Sicherstellung eines reibungsfreien Freiganges größer bemessen als ein maximaler Außendurchmesser Da des Exzenterbolzens 4. Abschließend wird das mit einer Formschlussöffnung 54 versehene Sicherungsglied 22 auf dem Exzenterbolzen 4 festgelegt.
Im Betrieb sind Exzenterbolzen 4 und Grundplatte 6 über deren Befestigungsarm 24 am Kurbelgehäuse gegen Verdrehung gesichert. In Abhängigkeit von den im Betrieb des Nebenaggregattriebes auftretenden Belastungen kann sich das Schwenkelement 32 relativ zum Exzenterbolzen 4 verdrehen. Dabei treten dem Grad des Verdrehwinkels entsprechende, durch die Torsionsfeder 10 induzierte Rückstellkräfte auf, die den Riemen sicher vorspannen. Der maximale Verstellbereich der Relativverdrehung wird durch den Eingriff einer an der Stützhülse 12 ausgebildeten Fahne 56 in ein entsprechendes Fenster der Grundplatte 6 begrenzt, welches beidseitig Anschläge 58 bereitstellt.

2: Durchgriffsöffnung
4: Exzenterbolzen
6: Grundplatte
8: Einlegehülse
10: Torsionsfeder
12: Stützhülse
14: Arbeitsexzenter
16: Distanzhülse
18: Kugellager
20: Spannrolle
22: Sicherungsglied
24: Befestigungsarm
26: Winkelende
28: Federende
30: Schlitz
32: Schwenkelement
34: Verriegelungsfläche
36: Verriegelungsfläche
38: Einstich
40: Nut
42: Nut
44: Nase
46: Nase
48: Fahne
50: Ausnehmung
52: Radialbund
54: Formschlussöffnung
56: Fahne
58: Anschlag
Da: Außendurchmesser
Di: Innendurchmesser

Claims

Schwenkelement einer Spanneinrichtung, insbesondere für endlose Treibriemen, vorzugsweise in Nebenaggregattrieben von Brennkraftmaschinen, mit einem das Schwenkelement (32) durchsetzenden und die Spanneinrichtung tragenden Exzenterbolzen (4) und einer darauf unter Zwischenschaltung eines Arbeitsexzenters (14) gegenüber dem Schwenkelement (32) drehbar gelagerten Spannrolle (20) und mit einer sich in dem Schwenkelement (32) abstützenden Torsionsfeder (10), dadurch gekennzeichnet, dass das Schwenkelement (32) zweistückig ausgebildet ist, mit einem die Spannrolle (20) lagernden Arbeitsexzenter (14) und einer damit axial formschlüssig verbundenen, ein Federende (28) der Torsionsfeder (10) abstützenden Stützhülse (12).
Schwenkelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung zwischen Arbeitsexzenter (14) und Stützhülse (12) in axialer Richtung wirksame, sich formschlüssig umgreifende Verriegelungsflächen (34 und 36) aufweist.
Schwenkelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die der Stützhülse (12) zugeordnete Verriegelungsfläche (36) in radialer Richtung elastisch nachgiebig ausgebildet ist.
Schwenkelement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Verriegelungsfläche (36) radial außenliegend von einem in Umfangsrichtung verlaufenden Einstich (38) in der Stützhülse (12) umgeben ist.
Schwenkelement nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die dem Arbeitsexzenter (14) zugeordnete Verriegelungsfläche (34) in axialer Abfolge eine umlaufende Nase (44) und daran anschließend eine umlaufende Nut (40) aufweist, und die Stützhülse (12) damit korrespondierend eine in die Nut (40) des Arbeitsexzenters (14) eingreifende Nase (46) und eine Nut (42) aufweist, in welche Nut (42) die Nase (44) des Arbeitsexzenters (14) eingreift.
Schwenkelement nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Arbeitsexzenter (14) und Stützhülse (12) eine in Umfangsrichtung formschlüssige Verdrehsicherung angeordnet ist.
Schwenkelement nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützhülse (12) eine in axiale Richtung weisende Fahne (48) zum formschlüssigen Eingriff in eine korrespondierende Ausnehmung (48) des Arbeitsexzenters (14) aufweist.
Schwenkelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein minimaler Innendurchmesser (Di) der Stützhülse (12) geringer bemessen ist als ein Außendurchmesser (Da) des Exzenterbolzens (4).
Schwenkelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Stützhülse (12) und Arbeitsexzenter (14) materialeinheitlich hergestellt sind.