DE102005034317A1

DE102005034317A1 - Spannvorrichtung eines Zugmitteltriebs

Info

Publication number: DE102005034317A1
Application number: DE200510034317
Authority: DE
Inventors: Thomas Dipl.-Ing. Ullein
Original assignee: Schaeffler KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2005-07-22
Filing date: 2005-07-22
Publication date: 2007-01-25

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Spannvorrichtung für einen Zugmitteltrieb, bei der ein aus Kunststoff hergestellter Spannschuh (6b) kraftschlüssig an einem Zugmittel abgestützt ist. Dabei ist der Spannschuh (6b) formschlüssig mit einem Kolben (4) verbunden, der über einen Endabschnitt (9b) in eine Sacklochbohrung (11) des Spannschuhs (6b) eingepresst ist.

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Spannvorrichtung eines Zugmitteltriebs, die einen linear verschiebbaren, in einem Gehäuse geführten Kolben umfasst. Im Betriebszustand der Spannvorrichtung ist der Kolben über einen aus Kunststoff hergestellten Spannschuh kraftbeaufschlagt an einem Zugmittel des Zugmitteltriebs abgestützt.
Hintergrund der Erfindung
Die von der Spannvorrichtung aufgebrachte Spannung wird genutzt um das Zugmittel, einen Riemen oder eine Ketten eine nahezu konstante Spannung dadurch zu erteilen, dass das Zugmittel in einer vorgegebenen Richtung kraftbeaufschlagt wird. Vorzugsweise wird die Spannvorrichtung dem Leertrum des Zugmitteltriebs zugeordnet, um so im Betriebszustand des Zugmitteltriebs ein Durchhängen bzw. ein Erschlaffen des Leertrums zu vermeiden. Die Spannvorrichtung sorgt stets für eine ausreichende Vorspannung des Zugmittels und vermeidet beispielsweise für einen Riementrieb einen nachteiligen Schlupf und für einen Ketten- oder Zahnriementrieb einen nachteiligen Zahnsprung des Zugmittels an einem Ketten- oder Zahnriemenrad.

Aus der DE 36 23 903 C1 ist eine Spannvorrichtung bekannt, bei welcher ein Gehäuse für die Aufnahme eines Spannelementes bestimmt ist. Im Betriebszustand besteht eine Wirkverbindung zwischen einem separat von dem Gehäuse drehbar gelagerten, an dem Zugmittel abgestützten Führungsschiene und der Sapnnvorrichtung. Der Aufbau dieser bekannten Vorrichtung erfordert nachteilig einen großen Bauraum sowie eine aufwendige Montage.

Die DE 69 816 264 T2 offenbart die Spannvorrichtung für einen Kettentrieb, der für den Nockenwellenantrieb einer Brennkraftmaschine bestimmt ist. Diese Spannvorrichtung umfasst einen Spannschuh, der eine große Überkragung zu dem Spannkolben aufweist und zur Befestigung ein scheibenförmiges Stützelement einschließt. Der Spannschuh ist auf dem Stützelement aufgeschoben und mittels einer Schraubverbindung gesichert. Diese Spannvorrichtung erfordert einen hohen Fertigungs- und Montagaufwand.

Aufgabe der Erfindung

Der vorliegenden Erfindung liegt die Problemstellung zugrunde eine Spannvorrichtung zu realisieren, deren Spannschuh mit einfachen, kostengünstig herstellbaren Mitteln dauerhaft am Spannkolben zu befestigen ist.

Zusammenfassung der Erfindung

Zur Lösung der Aufgabenstellung ist der Spannschuh an dem Kolben ortsfest lagepositioniert. Dazu greift ein Endabschnitt des Kolbens formschlüssig unmittelbar in eine Sacklochbohrung des Spannschuhs ein. Als alternative Befestigungsart bietet es sich gemäß der Erfindung an, ein einstückig mit dem Spannschuh verbundenes Trägerteil mit einer Aufnahme, bevorzugt einer Sacklochbohrung zu versehen, die für den Endabschnitt des Kolbens bestimmt ist.

Durch die erfindungsgemäße Befestigungsart des Spannschuhs, bei dem der Endabschnitt des Kolbens in eine Sacklochbohrung eingreift, stellt sich eine bevorzugte vergrößerte Abstützfläche zwischen dem Spannschuh und dem Kolben ein. Diese Maßnahme bewirkt eine gewünschte verbesserte Befestigung des Spannschuhs, was sich außerdem auf die Dauerfestigkeit des Spannschuhs auswirkt. Die Befestigung gemäß der Erfindung kann dabei vorteilhaft die Wandung der Sacklochbohrung nutzen, um eine wirksame Verdrehsicherung des Spannschuhs gegenüber dem Kolben zu ermöglichen.

Bei bekannten Lösungen ist in die Spannschiene eine Durchgangsbohrung für den Endabschnitt des Kolbens eingebracht, wobei eine Lagefixierung des Kolbens innerhalb der Spannschiene mittels einer endseitigen Ringbördelung der Bohrungswandung bzw. partiellen Umformungen des Spannschienen-Werkstoffs erfolgt. Gegenüber diesen Lösungen bildet die Erfindung eine deutlich vergrößerte Abstützfläche des Kolbens innerhalb der Spannschiene. Die zulässige Belastbarkeit bzw. Kraftübertragung der Spannvorrichtung auf das Zugmittel wird damit erhöht. Vorteilhaft sind die erfindungsgemäßen Maßnahmen kostengünstig herstellbar, beispielsweise durch das Einbringen einer als Passbohrung ausgeführten Sacklochbohrung in die Spannschiene, zur Aufnahme des Kolbens. Außerdem vereinfacht sich vorteilhaft der Montageaufwand zwischen dem Spannschuh und dem Kolben, da die Befestigung, der formschlüssige Verbund zwischen dem Spannschuh und dem Kolben keine weiteren Bauteile erfordert.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche 2 bis 10.

Vorteilhaft ist der Kolben verdrehgesichert in der Sacklochbohrung des Spannschuhs eingesetzt. Eine bevorzugte Ausführung der Erfindung sieht eine definierte Presspassung zwischen dem Endabschnitt des Kolbens und der Sacklochbohrung vor. Die Presspassung wird bevorzugt so ausgewählt, dass selbst bei extremsten Temperaturen die aus unterschiedlichen Werkstoffen herge stellten Bauteile Spannschuh und Kolben unverlierbar und ausreichend fest miteinander verbunden sind.

Die formschlüssige, verdrehgesicherte Befestigungsart des Spannschuhs an dem Kolben bewirkt eine dauerhafte Befestigung zwischen diesen Bauteilen, wodurch die Zuverlässigkeit des Zugmitteltriebs und der damit in Verbindung stehenden Brennkraftmaschine verbessert wird.

Für die Spannschiene aus Kunststoff eignet sich zur Herstellung bevorzugt ein Spritzgießverfahren. Bei diesem Verfahren bietet es sich an, den Kolben, d. h. den Endbereich des Kolbens als Einlegeteil zu gestalten, das vom Kunststoff der Spannschiene umspritzt wird. Der Kolben-Endabschnitt weist dabei bevorzugt örtliche Ausnehmungen auf, die vom Kunststoff ausgefüllt werden, wodurch sich eine verbesserte formschlüssige Verbindung zwischen dem Kolben und dem Spannschuh einstellt.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung umfasst ein mit einem Außengewinde versehenen Endabschnitt des Kolbens. In der Einbausituation der Spannvorrichtung ist der Endabschnitt des Kolbens in ein Innengewinde der Spannschiene verschraubt und damit verliergesichert befestigt.

Eine wirksame Verdrehsicherung zwischen dem Spannschuh und dem Kolben ist mittels einer Nut-Feder-Verbindung erzielbar. Dazu ist beispielsweise die Sacklochbohrung des Spannschuhs mit einer Längsnut versehen, in die eine aus dem Endabschnitt des Kolbens radial austretende Feder formschlüssig eingreift. Diese formschlüssige Verbindung gewährleistet gleichzeitig einen lageorientierten Einbau des Spannschuhs gegenüber dem Kolben, wodurch eine Fehlmontage wird.

Eine die Presspassung unterstützende Maßnahme kann mittels eines gerändelten Endabschnitts des Kolbens erzielt werden, der in die Sacklochbohrung des Spannschuhs eingepresst wird. Alternativ oder ergänzend dazu bietet es sich weiterhin an, in die Wandung der Sacklochbohrung des Spannschuhs eine schraubenlinienartig verlaufende Ausnehmung einzubringen. Dadurch verringert sich der umzuformende Werkstoff des Spannschuhs beim Einpressen des Kolbens, wodurch außerdem eine Rissgefahr des Spannschuhs im Bereich der Sacklochbohrung wirksam unterbunden werden kann.

Gemäß der Erfindung bietet es sich weiterhin an, den Endabschnitt des Kolben mit zumindest einer Ringnut oder einer oder partiell umfangsverteilt angeordneten Ausnehmungen zu versehen. Die Ringnut bzw. die Ausnehmung bietet die Möglichkeit, nach dem Einpressen des Kolbens in die Sacklochbohrung des Spannschuhs und einer anschließenden Ultraschalleinsenkung, dass die Ringnut bzw. die Ausnehmung zumindest teilweise mit umgeformten Kunststoff ausgefüllt wird. Damit ist eine formschlüssige, wirksame Verdrehsicherung des Spannschuhs gegenüber dem Kolben sichergestellt. Als eine weitere oder alternative stoffschlüssige Verbindung zwischen dem Spannschuh und dem Kolben schließt die Erfindung eine Verklebung ein.

Für die Sacklochbohrung ist bevorzugt ein quadratisches Verhältnis zwischen dem Durchmesser „D" und der Tiefe „s" der Sacklochbohrung vorgesehen. Damit ist zum einen eine ausreichende Sicherheit gegenüber einer nachteiligen Verkippung des Spannschuhs gegenüber dem Kolben gewährleistet und weiterhin eine vorteilhaft große Abstützfläche des Kolbens innerhalb des Spannschuhs sichergestellt.

Die Erfindung schließt außerdem eine in dem Spannschuh integrierte Armierung ein. Die auch als Trägerteil zu bezeichnende Armierung wird vorteilhaft als Einlegeteil im Spritzgussverfahren weitestgehend vom Kunststoff des Spannschuhs umschlossen. Die Armierung bildet dabei beispielsweise einen vorstehenden Butzen, deren Sacklochbohrung zur Aufnahme des Endabschnitts des Kolbens bestimmt ist. Eine formschlüssige Verbindung zwischen der Armierung und dem Endabschnitt des Kolbens kann dabei beispielsweise durch eine stoffschlüssige Verbindung wie Kleben, Löten, Schweißen oder Umspritzen erfolgen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt. Es zeigen:
1 eine erfindungsgemäße Befestigung des Spannschuhs an dem Kolben einer Spannvorrichtung;
2 eine alternative Befestigung des Spannschuhs, der ein Trägerteil umfasst, welches formschlüssig mit dem Kolben verbunden ist;
3 den Aufbau einer bekannten Spannvorrichtung, die eine herkömmliche Befestigung des Spannschuhs an dem Kolben darstellt.
Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
Zunächst wird auf 3 Bezug genommen, in der eine bekannte Spannvorrichtung 1 dargestellt ist, mit der ein Zugmittel 2 eines nicht dargestellten Zugmitteltriebs vorgespannt wird. Die Spannvorrichtung 1 umfasst ein ortsfest, beispielsweise an einer Brennkraftmaschine befestigtes Gehäuse 3, in dem ein Kolben 4 linear verschiebbar geführt ist. Im Betriebszustand der Spannvorrichtung 1 wird der Kolben 4 von einem einen Druckraum 5 beaufschlagenden Hydraulikfluid kraftbeaufschlagt, wodurch der Kolben 4 sich in Pfeilrichtung verschiebt. Dabei ist der Kolben 4 endseitig mit einem unmittelbar an dem Zugmittel 2 abgestützten Spannschuh 6a verbunden. Das Zugmittel 2 ist dabei an einer konvex gestalteten Kontaktfläche 7 des Spannschuhs 6a geführt. Zur Befestigung des Spannschuhs 6a an dem Kolben 4 weist der Spannschuh 6a eine Bohrung 8 auf, in die ein Endabschnitt 9a bzw. ein Führungsschaft des Kolbens 4 eingepasst ist. Zur Lagefixierung und Befestigung des Spannschuhs 6a an dem Endabschnitt 9a, weist die Bohrung 8 an dem zum Zugmittel 2 weisenden Ende eine umlaufende oder partiell vorgesehene Bördelung 10 auf. Nachteilig stellt sich durch die Bördelung 10 eine relativ kleine Abstützfläche für den Kolben 4 an dem Spannschuh 6a ein.
Die 1 und 2 zeigen jeweils in einem vergrößerten Maßstab alternative Befestigungen an dem Spannschuh des Kolbens.
Gemäß 1 weist der Spannschuh 6b eine für den Endabschnitt 9b des Kolbens 4 bestimmte Sacklochbohrung 11 auf. Damit stellt sich eine vorteilhaft vergrößerte, der Querschnittsfläche der Sacklochbohrung 11 entsprechende Abstützfläche 12 ein, über die sich der Kolben 4 an dem Spannschuh 6b abstützt. Im Vergleich zu der in 3 dargestellten bekannten Lösung ergibt sich dabei eine vergrößerte Abstützfläche 12, wodurch sich die Scherkräfte verringern und damit gleichfalls die Bruchgefahr des Spannschuhs 6b. Zur Erzielung einer ausreichenden Befestigung und Fixierung des Spannschuhs 6b an dem Kolben 4 innerhalb des Spannschuhs 6b ist vorteilhaft ein quadratisches Verhältnis zwischen dem Durchmesser „D" und einer Tiefe „S" der Sacklochbohrung 11 vorgesehen, d. h. eine Übereinstimmung dieser Maße.
Zur Erzielung einer formschlüssigen Lagefixierung des Spannschuhs 6b an dem Kolben 4 ist der Endabschnitt 9b mit Ringnuten 13 versehen. Nach erfolgter Montage des Kolbens 4 in den Spannschuh 6b wird beispielsweise mittels einer Ultraschalleinsenkung erreicht, dass zumindest bereichsweise umgeformter Kunststoff des Spannschuhs 6b die Ringnuten 13 ausgefüllt. Alternativ zu einer Ringnut 13 bietet es sich an, den Endabschnitt 9b partiell mit Ausnehmungen zu versehen, die ebenfalls nach der Montage durch eine geeignete Umformung mit dem Kunststoff des Spannschuhs 6b bereichsweise ausgefüllt werden, zur Erzielung einer formschlüssigen Befestigung.
Außerdem schließt die Erfindung eine stoffschlüssige Verbindung, bevorzugt eine Klebung, zwischen dem Spannschuh 6b und dem Endabschnitt 9b ein. Zur Herstellung des Spannschuhs 6b aus Kunststoff eignet sich bevorzugt ein Spritzgussverfahren. Dabei kann der Kolben 4 als Einlegeteil verwendet werden, der während des Spritzgießens vom Kunststoff des Spannschuhs 6b umhüllt wird und dabei gleichzeitig die Ringnuten 13 ausfüllt werden, zur Erzielung einer formschlüssigen Verbindung.
Der Spannschuh 6b gemäß 2 ist versehen mit einer als Trägerteil gestalteten Armierung 14. Die bevorzugt als Einlegeteil in den Spannschuh 6c integrierte Armierung 14 besitzt ein weitestgehend T-förmiges Querschnittsprofil. Der vertikal ausgerichtete Ansatz 16 der Armierung 14 schließt eine Sacklochbohrung 15 ein, die zur Aufnahme des Endabschnittes 9c von dem Kolben 4 bestimmt ist. Bevorzugt ist der Endabschnitt 9c mittels einer Presspassung in den Ansatz 16 eingepresst. Zur Lagepositionierung bzw. Verdrehsicherung bietet es sich an, den Kolben 4 mit einer Längsnut 17 zu versehen, in die ein Vorsprung 18 der Armierung 14 formschlüssig eingreift.

1: Spannvorrichtung
2: Zugmittel
3: Gehäuse
4: Kolben
5: Druckraum
6a: Spannschuh
6b: Spannschuh
6c: Spannschuh
7: Kontaktfläche
8: Bohrung
9a: Endabschnitt
9b: Endabschnitt
9c: Endabschnitt
10: Bördelung
11: Sacklochbohrung
12: Abstützfläche
13: Ringnut
14: Armierung
15: Sacklochbohrung
16: Ansatz
17: Vorsprung

Claims

Spannvorrichtung eines Zugmitteltriebs, die einen linearverschiebbaren, in einem Gehäuse (3) geführten Kolben (4) umfasst, der im Betriebszustand über einen aus Kunststoff hergestellten Spannschuh (6a bis 6c) kraftbeaufschlagt an einem Zugmittel (2) abgestützt ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Spannschuh (6a bis 6c) lagefixiert an dem Kolben (4) befestigt ist und dazu ein Endabschnitt (9a bis 9c) des Kolbens (4) formschlüssig unmittelbar in eine Sacklochbohrung (11) des Spannschuhs (6b) oder mittelbar in eine Sacklochbohrung (15) des einstückig dem Spannschuh (6c) zugeordneten, ein Trägerteil bildenden Armierung (14) eingreift.
Spannvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Kolben (4) verdrehgesichert befestigt ist.
Spannvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Kolben (4) über eine Presspassung in die Sacklochbohrung (11, 15) eingepresst ist.
Spannvorrichtung nach Anspruch 1, bei der der Endabschnitt (9b) des Kolbens (4) von dem Kunststoff des Spannschuhs (6b) umspritzt ist.
Spannvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Endabschnitt des Kolbens (4) ein Außengewinde aufweist, das in einer Einbaulage in ein zugehöriges Innengewinde des Spannschuhs verschraubt ist.
Spannvorrichtung nach Anspruch 1, bei der zwischen dem Kolben (4) und dem Spannschuh (6c) eine Nut-Federverbindung vorgesehen ist, die eine lageorietierte Einbaulage des Spannschuhs (9c) gegenüber dem Kolben (4) sicherstellt.
Spannvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Kolben (4) mit einem gerändelten Endabschnitt in die Sacklochbohrung des Spannschuhs eingepresst ist.
Spannvorrichtung nach Anspruch 1, bei der der Kolben (4) im Bereich des Endabschnittes (9b) zumindest eine Ringnut (13) oder zumindest eine umlaufende Ausnehmung aufweist, wobei mittels einer Ultraschalleinsenkung umgeformter Kunststoff des Spannschuhs (6b) die Ringnut (13) bzw. die Ausnehmung zumindest teilweise mit Kunststoff ausfüllt.
Spannvorrichtung nach Anspruch 1, versehen mit einem quadratischen Verhältnis zwischen einem Durchmesser „D" des Kolbens (4) und einer Tiefe „S" der Sacklochbohrung (11) in dem Spannschuh (6b).
Spannvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Spannschuh (6c) eine weitestgehend von Kunststoff umspritzte, ein Trägerteil bildende Armierung (14) aufweist, deren zugehöriger Butzen bzw. Ansatz (16) eine Sacklochbohrung (15) zur Aufnahme des Endabschnitts (9c) des Kolbens (4) aufweist.