DE102005009140A1

DE102005009140A1 - Zugmittelspanner mit mechanischer Dämpfung

Info

Publication number: DE102005009140A1
Application number: DE200510009140
Authority: DE
Inventors: Roland Arneth
Original assignee: Schaeffler KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2005-03-01
Filing date: 2005-03-01
Publication date: 2006-09-07

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Zugmittelspanner (1) mit mechanischer Dämpfung, insbesondere für einen Zugmitteltrieb eines Verbrennungsmotors, mit einem rohrförmigen Gehäuse (2), in dem ein Federelement angeordnet ist, das zur Beaufschlagung eines Spannerarms (15) mit einem Spannermoment dient. DOLLAR A Eine platzsparende, kostengünstige Lösung wird dadurch erreicht, dass das Federelement vorzugsweise als Schraubendruckfeder (9) ausgebildet ist, die mit einem Boden (4) des rohrförmigen Gehäuses (2) und mit einer im Gehäuse (2) angeordneten Vorrichtung in Druckkontakt steht, wobei die Vorrichtung der Umwandlung der Axialkraft der Schraubendruckfeder (9) in ein den Spannerarm (15) beaufschlagendes Spannermoment und der Dämpfung der Spannerarmbewegung dient.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft einen Zugmittelspanner mit mechanischer Dämpfung, insbesondere nach dem Oberbegriff des unabhängigen Patentanspruchs 1.

Hintergrund der Erfindung

In der DE 39 12 944 A1 ist ein Zugmittelspanner mit mechanischer Dämpfung offenbart, insbesondere für einen Zugmitteltrieb eines Verbrennungsmotors, mit einem rohrförmigen Gehäuse, in dem ein Spannfeder-Element angeordnet ist, das zur Beaufschlagung eines Spannerarms mit einem Spannermoment dient.

In obiger Schrift ist das Spannelement als Drehstartfeder ausgebildet, die in einem entsprechend langen und schlanken Gehäuse untergebracht ist. An einem Ende des Gehäuses befindet sich ein Spannerarm, an anderen Ende ein mechanischer Dämpfer, dessen Durchmesser ein Mehrfaches des Gehäuses beträgt. Dadurch sind die Einbauverhältnisse trotz des schlanken Gehäuses eher ungünstig. Nachteilig ist auch, dass der Drehstab an seinen beiden Enden einer spielfreien und deshalb aufwändigen Einspannung bedarf, um Verschleiß und Geräusch zu vermeiden.

Aufgabe der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Zugmittelspanner gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 zu schaffen, der sich durch geringen Bauraum und geringe Fertigungskosten auszeichnet.

Zusammenfassung der Erfindung

Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs 1.

Dadurch, dass das Federelement eine Schraubendruckfeder ist, halten sich die Fertigungskosten im Vergleich zur Drehstabfederung in Grenzen. Das gilt für die Fertigung der Schraubendruckfeder als solcher und durch Fortfall von deren Einspannung.

Es ist auch denkbar, anstelle der Schraubendruckfeder ein passendes Paket Tellerfedern einzusetzen, die den Vorteil einer Eigendämpfung aufweisen.

Die Vorrichtung zur Umwandlung der Axialkraft der Schraubendruckfeder in ein den Spannerarm beaufschlagendes Spannermoment und zur Dämpfung der Spannerbewegung besteht im wesentlichen aus Aluminium- oder Kunststoffdruckgussteilen, die kostengünstig gefertigt werden können. Ihre Anordnung in dem rohrförmigen Gehäuse ist sehr platzsparend.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung besteht darin, dass die Vorrichtung eine axial verschiebbare und verdrehgesicherte Gleitbuchse mit einer federfernen Stirnseite aufweist, in deren Randbereich vorzugsweise zwei gegenüberliegende, gleich ausgebildete und gleichsinnig angeordnete schrau benflächenförmige Rampen eingearbeitet sind, die in Druckkontakt mit dazu komplementär ausgebildeten Rampen einer Nabe des Spannerarms stehen.

Anstelle des einen Rampenpaares sind auch zwei oder drei denkbar.

Die schraubenflächenförmigen Rampen sind zum Aufeinandergleiten besonders geeignet, während einfache Schrägrampen leichter zu fertigen sind.

Es hat Vorteile, dass die Verdrehsicherung der Gleitbuchse vorzugsweise über einen mit einem Boden des Gehäuses fest verbundenen und in dem Gehäuse koaxial angeordneten Führungsstift erfolgt, der zumindest im Bewegungsbereich der Gleitbuchse einen Abschnitt mit nicht kreiszylindrischem Querschnitt aufweist, der zusammen mit einer dazu komplementären, axialen Durchgangsöffnung in der Gleitbuchse zu deren Führung und Verdrehsicherung dient.

Als nicht kreiszylindrische Querschnitte des Führungsstiftes kommen beispielsweise neben einem quadratischen ein angeflachter Kreisquerschnitt, ein dreieckiger, polygoner oder Vielzahnquerschnitt in Frage.

Es ist auch denkbar, dass der Führungsstift und die axiale Durchgangsöffnung kreiszylindrische ausgebildet sind und die Verdrehsicherung beispielsweise durch ein teilweise polygongeformtes Gehäuse mit einer dazu passenden Gleitbuchse verwirklicht wird oder durch mindestens einen radialen Stift in der Gehäusewand, der in eine Axialnut in der Gleitbuchse eingreift.

Eine vorteilhafte Ausbildung der Erfindung besteht darin, dass der Führungsstift im Anschluss an seinen nicht kreiszylindrischen Abschnitt einen, die Kontur desselben nicht überragenden, vorzugsweise kreiszylindrischen Endabschnitt aufweist, dessen freies Ende mit einer Kreisscheibe fest verbunden ist, wobei die auf die Gleitbuchse und den Boden des Gehäuses wirkende axiale Druckkraft der Schraubendruckfeder über den Führungsstift und die Kreisscheibe sowie über eine von dieser druckbeaufschlagte Reibscheibe und über die Nabe des Spannerarms ausgeglichen ist.

Zwischen den in Relativbewegung stehenden Bauteilen des Spanners wie Gleitbuchse, Nabe, Führungsstift, Kreisscheibe und Reibscheibe tritt Reibung auf, die zur mechanischen Dämpfung der Spannerarmbewegung dient. Dabei kann der Spanner befettet oder fettfrei sein. Bei Befettung ist eine entsprechende Abdichtung des Spannerarms erforderlich, bei Fettfreiheit ist die Verwendung von selbstschmierendem Kunststoff für die Gleitbuchse und die Lagerbuchse des Spannerarms erforderlich.

Der kreiszylindrische Bereich darf die Kontur des nicht kreiszylindrischen Bereichs nicht überragen, damit eine Montage der Gleitbuchse möglich ist.

Da die Reibscheibe sowohl mit der Kreisscheibe als auch mit der Nabe des Spannerarms in Reibkontakt steht, dienen beide Seiten der Reibscheibe als Reibflächen, wodurch die Lebensdauer der Reibscheibe vergrößert wird.

Dadurch, dass der Spannerarm am Außenumfang des rohrförmigen Gehäuses im Bereich von dessen offenem Ende eine Lagerbuchse aufweist, ergibt sich bei gegebenen Gehäusedurchmesser ein größtmöglicher Lagerdurchmesser mit entsprechend stabiler Lagerung des Spannerarms.

Eine ebenfalls mögliche Innenlagerung des Spannerarms führt bei gleichem Durchmesser des rohrförmigen Gehäuses zu deutlich schwächerer Dimensionierung von Gleitbuchse und Spannerarmnabe. Um zu gleicher Stabilität wie bei der Außenlagerung zu kommen, muss der Durchmesser des rohrförmigen Gehäuses entsprechend vergrößert werden.

Wenn die Gleitbuchse und die Lagerbuchse aus selbstschmierendem Kunststoff bestehen, können eine Befettung und in deren Folge eine Abdichtung des Spannerarms entfallen. Für bestimmte Anwendungsfälle kann jedoch eine Befettung sinnvoll sein.

Kurze Beschreibung der Zeichnung
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung und den Zeichnungen, auf denen Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt sind.
Es zeigen:
1 eine perspektivische Ansicht eines Längsschnitts durch einen erfindungsgemäßen Spanner;
2 eine Explosionszeichnung des Spanners gemäß 1;
3 eine perspektivische Ansicht eines Spannerarms;
4 eine perspektivische Ansicht einer Gleitbuchse;
5 eine perspektivische Ansicht des Spannerarms mit aufgesetzter Gleitbuchse;
6 eine perspektivische Ansicht eines Längsschnitts durch einen alternativen Spanner.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnung
In 1 ist der erfindungsgemäße Spanner 1 in perspektivischem Längsschnitt dargestellt. Er besitzt ein rohrförmiges Gehäuse 2, das an einem Ende 3 durch einen Boden 4 fest verschlossen ist. Mit dem Boden 4 ist ein Führungsstift 5 fest verbunden oder einstückig ausgebildet. Der Führungsstift 5 ist im Gehäuse 2 koaxial angeordnet. Er dient zur Führung und Verdrehsicherung einer Gleitbuchse 6. Dazu besitzt der Führungsstift 5 einen Abschnitt 7 mit quadratischem Querschnitt, der in eine entsprechend ausgebildete Öffnung 8 der Gleitbuchse 6 passt. Zwischen der Gleitbuchse 6 und dem Boden 4 befindet sich eine koaxiale Schraubendruckfeder 9, deren Axialkraft den Boden 4 und die Gleitbuchse 6 beaufschlagt.
In den Randbereich der federabgewandten Stirnseite 10 der Gleitbuchse 6 sind zwei gegenüberliegende, gleichsinnig angeordnete, schraubenflächenförmige Rampen 11 eingearbeitet. Diese korrespondieren mit erhabenen Rampen 12, die auf einer Stirnseite 13 einer Nabe 14 eines Spannerarms 15 angeordnet sind und die in die eingearbeiteten Rampen 12 eingreifen.
Im Bereich des offenen Endes 17 des Gehäuses 2 ist auf dessen Außenseite eine Kunststofflagerbüchse 18 angeordnet, auf der eine Lagerhülse 19 der Nabe 14 gelagert ist.
Im Anschluss an den mit quadratischem Querschnitt ausgebildeten Abschnitt 7 des Führungsstifts 5 ist ein kreiszylindrischer Endabschnitt 20 vorgesehen, dessen freies Ende mit einer Kreisscheibe 21 z.B. durch Verstemmen fest verbunden ist. Diese steht in Druckkontakt mit einer Reibscheibe 22, die sich auf einem Boden 23 einer Einsenkung 24 der Nabe 14 abstützt.
Am freien Ende des Spannerarms 15 befindet sich eine Spannerrolle 16 für das zu spannende Zugmittel.
Die in 1 im perspektivischen Schnitt dargestellten Bauteile des Spanners 1 sind in 2 in Explosionsdarstellung gezeigt. Dabei handelt es sich um das zylinderförmige Gehäuse 2, um den Führungsstift 5 mit dem Boden 4 und dem Abschnitt 7 mit quadratischem Querschnitt sowie dem kreiszylindrischen Endabschnitt 20, um die Gleitbuchse 6 mit einer Rampe 11, um die Schraubendruckfeder 9, die Lagerbuchse 18, den Spannerarm 15, die Reibscheibe 22 und die Kreisscheibe 21.
Die 3 zeigt eine perspektivische Darstellung des Spannerarms 15 mit der Nabe 14. In letzterer sind die auf der Stirnseite 13 aufgesetzten schraubenflächenförmigen Rampen 12 und die Lagerhülse 19 dargestellt.
Die Gleitbuchse 6 ist in 4 perspektivisch dargestellt, mit der Stirnseite 10, in die die Rampen 11 und die vierkantige Durchgangsöffnung 8 eingearbeitet sind.
Die 5 dient zur Erläuterung der Funktion des Spanners. Sie zeigt die Gleitbuchse 6 und den Spannerarm 15 mit dessen Nabe 14. Zur besseren Veranschaulichung wurde die Lagerhülse 19 der Nabe 14 fort gelassen.
Der Pfeil 25 auf der Gleitbuchse 6 weist auf nur axiale Bewegungsrichtung der Gleitbuchse 6 hin, der Pfeil 26 auf den nur schwenkbaren Spannerarm 15. Diese Bewegungsmöglichkeiten sind durch den quadratischen Abschnitt 7 des in 5 nicht dargestellten Führungsstifts 5 und dessen Kreisscheibe 21 vorgegeben.
In 5 befindet sich die Gleitbuchse 6 an einem axialen Anschlag 27 der Nabe 14 und der Spannerarm 15 an einem tangentialen Anschlag 28 der Gleitbuchse 6. Durch Schwenken des Spannerarms 15 im Sinne des Pfeils 28 gleitet die Rampe 12 der Nabe 14 auf der Rampe 11 der Gleitbuchse 6 und verschiebt diese in Richtung des Pfeils 25. Dadurch wird die Schraubendruckfeder 9 zusammengedrückt und der Spanner gespannt.
Alle Relativbewegungen zwischen den sich bewegenden Bauteilen wie Gleitbuchse 6, Führungsstift 7, Gehäuse 2, Nabe 14, Kreisscheibe 21, Reibscheibe 22 verursachen Reibwiderstand, der zur mechanischen Dämpfung der Schwenkbewegung des Spannerarms 15 dient.
In 6 ist ein Spanner 1' dargestellt, der gegenüber dem Spanner 1 der 1 einige konstruktive Änderungen aufweist. So sind ein rohrförmiges Gehäuse 2', ein Boden 4' und ein Führungsstift 5' einstückig ausgebildet. Außer dem besitzt das rohrförmige Gehäuse 2' zwei Befestigungslaschen 29, während das rohrförmige Gehäuse 2 für eine entsprechende Bohrung in einem Motorblock mit Klemmvorrichtung vorgesehen ist.
Die Lagerung einer Nabe 14', eines Spannerarms 15 ist als Innenlagerung ausgebildet, bei der eine Lagerbüchse 18' und eine Lagerhülse 19' im Inneren des Gehäuses 2' angeordnet sind. Eine Gleitbuchse 6' ist dieser veränderten Situation angepasst. Eine Schraubendruckfeder 9' steht in Druckkontakt zum Boden 4' am ersten Ende 3' des Gehäuses 2' und zur Gleitbuchse 6'. Eine Kreisscheibe 21', die mit dem Führungsstift 5' fest verbunden ist, steht in Druckkontakt mit einer Reibscheibe 22'. Am freien Ende des Spannerarms 15' befindet sich eine Spannrolle 16'.
Die Funktionsweise der beiden Spanner 1, 1' ist identisch.

1, 1': Spanner
2, 2': Gehäuse
3, 3': erstes Ende
4, 4': Boden
5, 5': Führungsstift
6, 6': Gleitbuchse
7: Abschnitt (quadratischer Querschnitt)
8: Durchgangsöffnung (quadratisch)
9, 9': Schraubendruckfeder
10: Stirnseite (rampenseitig)
11: Rampe der Gleitbuchse
12: Rampe der Nabe
13: Stirnseite (nabenseitig)
14, 14': Nabe
15, 15': Spannerarm
16, 16': Spannerrolle
17: offenes Ende
18, 18': Lagerbuchse
19, 19': Lagerhülse
20: Endabschnitt
21, 21': Kreisscheibe
22, 22': Reibscheibe
23: Boden
24: Einsenkung
25: erster Pfeil
26: zweiter Pfeil
27: axialer Anschlag
28: tangentialer Anschlag
29: Befestigungslasche

Claims

Zugmittelspanner mit mechanischer Dämpfung, insbesondere für einen Zugmitteltrieb eines Verbrennungsmotors, mit einem rohrförmigen Gehäuse (2, 2'), in dem ein Federelement angeordnet ist, das zur Beaufschlagung eines Spannerarms (15, 15') mit einem Spannermoment dient, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement vorzugsweise als Schraubendruckfeder (9, 9') ausgebildet ist, die mit einem Boden (4, 4') des rohrförmigen Gehäuses (2, 2') und mit einer im Gehäuse (2, 2') angeordneten Vorrichtung in Druckkontakt steht, wobei die Vorrichtung der Umwandlung der Axialkraft der Schraubendruckfeder (9, 9') in ein den Spannerarm (15, 15') beaufschlagendes Spannermoment und der Dämpfung der Spannerarmbewegung dient.
Spanner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine axial verschiebbare und verdrehgesicherte Gleitbuchse (6, 6') mit einer federfernen Stirnseite (10, 10') aufweist, in deren Randbereich vorzugsweise zwei gegenüberliegende, gleich ausgebildete und gleichsinnig angeordnete, schraubenflächenförmige Rampen (11) eingearbeitet sind, die in Druckkontakt mit dazu komplementär ausgebildeten Rampen (12) einer Nabe (14, 14') des Spannerarms (15, 15') stehen.
Spanner nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdrehsicherung der Gleitbuchse (6, 6') vorzugsweise über einen mit dem Boden (4, 4') des Gehäuses (2, 2') fest verbundenen und in dem Gehäuse (2, 2') koaxial angeordneten Führungsstift (5, 5') erfolgt, der zumindest im Bewegungsbereich der Gleitbuchse (6, 6') einen Abschnitt (7, 7') mit nicht kreiszylindrischem Querschnitt aufweist, der zusammen einer dazu komplementären axialen Durchgangsöffnung (8, 8') in der Gleitbuchse (6, 6') zu deren Führung und Verdrehsicherung dient.
Spanner nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Führungsstift (5, 5') im Anschluss an seinen nicht kreiszylindrischen Abschnitt (7, 7') einen die Kontur desselben nicht überragenden, vorzugsweise kreiszylindrischen Endabschnitt (20, 20') aufweist, dessen freies Ende mit einer Kreisscheibe (21, 21') fest verbunden ist, wobei die auf die Gleitbuchse (6, 6') und den Boden (4, 4') des Gehäuses (2, 2') wirkende axiale Druckkraft der Schraubendruckfeder (9, 9') über den Führungsstift (5, 5') und die Kreisscheibe (21, 21') sowie über eine von dieser druckbeaufschlagten Reibscheibe (22, 22') und über die Nabe (14, 14') des Spannerarms (15, 15') ausgeglichen ist.
Spanner nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Reibscheibe (22, 22') mit der Kreisscheibe (21, 21') und mit der Nabe (14, 14') des Spannerarms (15, 15') in Reibkontakt steht.
Spanner nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Spannerarm (15) eine Lagerbuchse (18) vorzugsweise am Außenumfang des rohrförmigen Gehäuses (2) im Bereich von dessen offenem Ende (17) aufweist.
Spanner nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitbuchse (6) und die Lagerbuchse (18) vorzugsweise aus selbstschmierendem Kunststoff bestehen.