DE102007035293A1

DE102007035293A1 - Mechanische Spann- und Dämpfungsvorrichtung für Zugmittel

Info

Publication number: DE102007035293A1
Application number: DE200710035293
Authority: DE
Inventors: Johann Singer
Original assignee: Schaeffler KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2007-07-27
Filing date: 2007-07-27
Publication date: 2009-01-29

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Spannvorrichtung (1) für ein Zugmittel, wie Riemen oder Kette, mit einem ein Spannmittel (4) tragenden Spannarm (3), dessen Nabe (13) gegenüber einem ortsfesten Element (2) mittels einer konusförmigen Gleitlagerung (6) schwenkbar gelagert ist, wobei zwischen den parallel zueinander und zu einer Längsachse (16) des ortsfesten Elements (2) konzentrisch ausgerichteten sowie als Kegelflächen verlaufenden Kontaktflächen (14, 15) der Nabe (13) und des ortsfesten Elements (2) zur Bildung eines Reibkonus eine Gleitlagerbuchse eingesetzt ist und wobei ein zwischen dem ortsfesten Element (2) und dem Spannarm (3) oder dessen Nabe (13) angeordnetes Federmittel (21) mit seiner Federkraft die Gleitlagerung (6) axial beaufschlagt. Um diese Spannvorrichtung (1) kostengünstig herstellen zu können und um einen in allen Temperaturbereichen ruckfreien Betrieb derselben zu gewährleisten, ist vorgesehen, dass die Gleitlagerbuchse (17, 22) elastisch ausgebildet ist.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Spannvorrichtung für ein Zugmittel, wie Riemen oder Kette, mit einem ein Spannmittel tragenden Spannarm, dessen Nabe gegenüber einem ortsfesten Element mittels einer konusförmigen Gleitlagerung schwenkbar gelagert ist, wobei zwischen den parallel zueinander und zu einer Längsachse des ortsfesten Elements konzentrisch ausgerichteten sowie als Kegelflächen verlaufenden Kontaktflächen der Nabe und des ortsfesten Elements zur Bildung eines Reibkonus eine Gleitlagerbuchse eingesetzt ist, und wobei ein zwischen dem ortsfesten Element und dem Spannarm oder dessen Nabe angeordnetes Federmittel mit seiner Federkraft die Gleitlagerung axial beaufschlagt.
Hintergrund der Erfindung
Eine solche gattungsbildende Spannvorrichtung ist beispielsweise aus der DE 195 40 706 A1 oder der DE 102 17 396 A1 bekannt. Derartige Spannvorrich tungen werden unter anderem in Zugmitteltrieben von Brennkraftmaschinen genutzt, die zum Antrieb von Nebenaggregaten des Fahrzeugs dienen. Die Spannvorrichtung soll dabei selbstständig eine ausreichende Vorspannkraft auf das Zugmittel ausüben, um einen schlupffreien Antrieb der Nebenaggregate zu gewährleisten. Die Ausbildung des Gleitlagers als Konus-Anordnung ist mit den Vorteilen verbunden, dass mit dieser sowohl eine weitgehend kippfreie Lagerung des Spannarmes ermöglicht ist, und dass durch eine Schraubendrehfeder in das Gleitlager eine Normalkraft einleitbar ist, die dort als Dämpfungskraft wirksam wird. Da die Dämpfungskraft und der Grad der Balancierung des Spannarms gegenüber dem ortsfesten Element der Vorrichtung nicht unabhängig voneinander einstellbar sind, unterliegen diese beiden Konstruktionsmerkmale einem technischen Kompromiss.
Die kegelförmige Gleitlagerbuchse ist üblicherweise mit dem Innenkonus des ortsfesten Elements drehfest verbunden und wird demzufolge bei einer Schwenkbewegung des Spannarms über dessen konische Kontaktfläche bewegt.
Bekannte Gleitlagerbuchsen solcher Spannvorrichtungen verfügen über eine axial ausgerichtete Dehnfuge, welche im Betrieb temperaturbedingte Veränderungen in der Geometrie der Reibpartner ausgleichen soll. Diese Konstruktion verlangt hohe Anforderungen an die in Wechselwirkung miteinander tretenden Komponenten. Insbesondere die möglichst genaue Maßhaltigkeit der Konusflächen am Spannhebel und an dem ortfesten Element sowie an der Gleitlagerbuchse ist bei der Fertigung einer solchen Spannvorrichtung nur unter hohem Kostenaufwand zu gewährleisten.
Um in allen Betriebssituationen eine ruckfreie Bewegung des beispielsweise eine Spannrolle tragenden Spannarms gewährleisten zu können, kann die kegelförmige Gleitlagerbuchse, wie aus den beiden oben genannten Druckschriften bekannt, an ihrer freien Mantelfläche Schmierstofftaschen aufweisen, die ein Schmiermittel aufnehmen und gezielt abgeben können. Bei der Verwendung eines Trockenschmierstoffes im Bereich der Gleitlagerung der Spannvorrichtung kann es dagegen zu Stick-Slip-Erscheinungen kommen, welche auch als nachteilig zu beurteilende Betriebsgeräusche verursachen. Die Ursache für solche Stick-Slip-Erscheinungen kann bei einer Verwendung eines Trockenschmierstoffes an einer unerwünschten Ansammlung von Abrieb im Bereich der Reibparten liegen.
Aufgabe der Erfindung
Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine gattungsbildende Spannvorrichtung derart auszubilden, dass diese kostengünstig herstellbar ist und im Betrieb ein ruckfreies sowie geräuscharmes Bewegungsverhalten des Spannarms aufweist.
Zusammenfassung der Erfindung
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass sich diese Aufgabe dann lösen lässt, wenn die kegelförmige Gleitlagerbuchse derart elastisch ausgebildet ist, dass sich diese Gleitlagerbuchse einerseits auch bei temperaturbedingten Geometrieänderungen der Reibpartner an diese optimal anschmiegen sowie ihre Dämpfungsfunktion wahrnehmen kann, und anderseits Ruckgleitanteile bei einer Schwenkbewegung des Spannarms aufnehmen und tilgen bzw. dämpfen kann.
Die Erfindung geht daher aus von einer Spannvorrichtung für ein Zugmittel, wie Riemen oder Kette, mit einem ein Spannmittel tragenden Spannarm, dessen Nabe gegenüber einem ortsfesten Element mittels einer konusförmigen Gleitlagerung schwenkbar gelagert ist, wobei zwischen den parallel zueinander und zu einer Längsachse des ortsfesten Elements konzentrisch ausgerichteten sowie als Kegelflächen verlaufenden Kontaktflächen der Nabe und des ortsfesten Elements zur Bildung eines Reibkonus eine Gleitlagerbuchse eingesetzt ist, und wobei ein zwischen dem ortsfesten Element und dem Spannarm oder dessen Nabe angeordnetes Federmittel mit seiner Federkraft die Gleitlagerung axial beaufschlagt. Zur Lösung der gestellten Aufgabe ist zudem vorgesehen, dass die Gleitlagerbuchse elastisch ausgebildet ist.
Die Elastizität der Gleitlagerbuchse ist so eingestellt, dass diese ihre abriebbehaftete Dämpfungsfunktion in der Spannvorrichtung wahrnehmen kann sowie aufgrund einer kostengünstigen Fertigung der Konusflächen von Spannarmnabe und ortsfestem Element gegebenenfalls verursachte unstetige, also ruckartige Bewegungen des Spannarmes durch reversible Verformung der Gleitlagerbuchse kompensieren kann.
Um die gewünschte Elastizität der Gleitlagerbuchse zu erreichen, kann vorgesehen sein, dass diese aus einem elastischen Material hergestellt ist.
Gemäß einer anderen Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Gleitlagerbuchse axial ausgerichtete Schlitze aufweist. Diese Schlitze ermöglichen umfangsbezogen eine optimale Anpassung an temperaturbedingte Änderungen der Abmessungen der konischen Außenmantelfläche des ortsfesten Elements sowie der konischen Innenmantelfläche des Spannarms ebenso wie solche der Gleitlagerbuchse selbst.
Diese Schlitze erstrecken sich beispielsweise nur von einem axialen Ende der Gleitlagerbuchse bis über die axiale Mitte derselben, während der axiale Rest der Gleitlagerbuchse frei von solchen Schlitzen ist. In weiterer Ausgestaltung kann aber auch vorgesehen sein, dass die genannten Schlitze wechselweise an dem einen oder dem anderen axialen Ende der Gleitlagerbuchse beginnen und sich im Bereich der axialen Mitte derselben axial überdecken. Dadurch ist eine besonders flexible Gleitlagerbuchse gebildet, die zwar an der konischen Innenmantelfläche oder an der konischen Außenmantelfläche der Spannvorrichtung befestigt und ausreichend steif ist um als Gleitlagerbuchse zu dienen, aber dennoch zumindest in demjenigen radialen und/oder axialen Bereich flexibel ist, welcher mit dem gegenüber liegenden Reibpartner wechselwirkt.
Gemäß einer speziellen Variante kann vorgesehen sein, dass die genannten Schlitze asymmetrisch zueinander ausgebildet sind. Diese Asymmetrie kann darin bestehen, dass die Schlitze unterschiedlich lang und/oder breit sind, und/oder darin, dass die Schlitze asymmetrisch über den Umfang der Gleitlagerbuchse verteilt angeordnet sind.
Weiter kann vorgesehen sein, dass an den Rändern zumindest einiger der Schlitze radial ausgerichtete Kanten zum Abstreifen von Abriebpartikeln ausgebildet sind. Vorteilhaft wird dadurch das Abriebmaterial von den Oberflächen der Reibpartner abgestriffen und vorzugsweise in den durch die Schlitze gebildeten Freiraum transportiert. Dadurch wird insbesondere bei einer solchen Spannvorrichtung mit einem Trockenschmierstoff das Entstehen von Stick-Slip-Erscheinungen weitestgehend vermieden.
Zusätzlich oder alternativ zu den genannten Schlitzen können in der Außenmantelfläche bzw. in der Innenmantelfläche der Gleitlagerbuchse Taschen ausgebildet sein, die demnach auch einen Boden aus dem Material der Gleitlagerbuchse aufweisen. In diesen Taschen kann sich flüssiges Schmiermittel befinden oder sammeln, welches im Betrieb einer solchen Spannvorrichtung in vorbestimmter Menge auf die Oberflächen der beteiligten Reibpartner abgegeben wird.
Schließlich kann vorgesehen sein, dass ein O-Ring aus einem Elastomer im Bereich zumindest einer der beiden Stirnseiten der Gleitlagerbuchse angeordnet ist, wodurch elastizitätsbedingte Axialbewegungen oder diesbezügliche Vibrationen der Gleitlagerbuchse vermieden oder aber zumindest gedämpft werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beiliegenden Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Darin zeigt
1 einen Längsschnitt durch eine Spannvorrichtung mit einer elastischen Gleitlagerbuchse gemäß der Erfindung,
2 eine perspektivische Darstellung einer elastischen Gleitlagerbuchse gemäß einer ersten Variante, und
3 eine elastische Gleitlagerbuchse gemäß einer zweiten Variante.
Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
In 1 zeigt eine Spannvorrichtung 1 mit einen drehfest an einer Brennkraftmaschine befestigbaren ortsfesten Element 2, an dem ein Spannarm 3 drehbar angeordnet ist. An seinem freien Ende ist der Spannarm 3 mit einer wälzgelagerten Spannrolle 4 ausgestattet, die im eingebauten Zustand federnd an einem Zugmittel in Form eines Riemens anliegt. Der Schwenkarm 3 ist über eine Gleitlagerung 6 an dem ortsfesten Element 2 drehbar gelagert. Die Gleitlagerung 6 weist einen Innenkonus 8 auf, der auf einem zylindrischen Ansatz 9 des ortsfesten Elements 2 positioniert und an diesem mittels einer Unterlegscheibe 10 sowie einer Schraube 11 kraftschlüssig befestigt ist.
Der Innenkonus ist von einer Nabe 13 umschlossen, deren innere konische Kontaktfläche 14 parallel zu einer konischen Kontaktfläche 15 des Innenkonus 8 verläuft, welche gleichzeitig die Mantelfläche dieses Innenkonus 8 bildet. Die beiden Kontaktflächen 14 und 15 sind dabei konzentrisch zu einer Längsachse 16 des ortsfesten Elements 16 ausgerichtet.
In einem radial von den beiden Kontaktflächen 14, 15 begrenzten Einbauraum ist eine konische Gleitlagerbuchse 17, 22 eingesetzt. Die mit dem Innenkonus 8 formschlüssig verbundene und damit ortsfest angeordnete Gleitlagerbuchse 17, 22 bildet mit ihrer Außenmantelfläche 25 und der konischen Kontaktfläche 14 der Nabe 13 die Gleitlagerung 6. An den beiden Stirnseiten 5, 7 der Gleitlagerbuchse 17, 22 sind O-Ringe 19, 20 angeordnete, die gegebenenfalls auftretende Axialschwingungen der elastischen Gleitlagerbuchse 17, 22 reduzieren und zudem das Eindringen von Schmutz und Wasser in die Gleitlagerung 6 verhindern.
Eine zwischen dem ortsfesten Element 2 und der Nabe 13 des Spannarms 2 eingesetzte Schraubendrehfeder 21 bewirkt mit ihrer Federkraft eine kraftschlüssige Abstützung der Nabe 13 an der Gleitlagerbuchse 17, 22. Neben diese Spreizkraft übt die Schraubendrehfeder 21 gleichzeitig eine in Umfangsrichtung wirkende Kraftkomponente auf den Spannarm 3 aus, um eine kraftschlüssige Abstützung der Spannrolle 4 am Zugmittel zu erreichen.
Um eine solche Spannvorrichtung 1 kostengünstig herstellen zu können und um in ihrem Betrieb ein ruckfreies sowie geräuscharmes Bewegungsverhalten des Spannarms realisieren zu können, ist die kegelförmige Gleitlagerbuchse 17 elastisch ausgebildet.
Wie die 1 und 2 verdeutlichen ist die Elastizität der Gleitlagerbuchse 17 durch axial ausgerichtete Schlitze 12, 18 in derselben realisiert, die umfangsbezogen wechselweise von den stirnseitigen Enden 5, 7 der Gleitlagerbuchse 17 bis über den mittleren Bereich 24 derselben reichen, sich also axial teilweise überdecken. Dadurch weist die Gleitlagerbuchse 17 zwischen den Schlitzen 5, 7 ausgebildete Zähne 26, 27 auf, die im eingebauten Zustand der Gleitlagerbuchse 17 umfangsbezogen beweglich sind.
Sofern es bei bisher üblichen Spannvorrichtungen aufgrund von unerwünschten Geometrieabweichungen oder durch Abriebansammlungen der Reibpartner zu Stick-Slip-Effekten kommen würde, wird mit der elastischen Gleitlagerbuchse 17 ein solches Betriebsverhalten vermieden, da die Zähne 26, 27 in Grenzen in Umfangsrichtung beweglich sind und so Kräfte aufnehmen können, und weil zwischen den Zähnen 26, 27 in den Schlitzen 12, 18 Abriebmaterial der Reibpartner aufgenommen werden kann. Außerdem ermöglichen die axial ausgerichtete Schlitze 12, 18 eine optimale Anpassung an temperaturbedingte Änderungen der Abmessungen der Kontaktflächen 14, 15.
Wie 1 andeutet und 3 zeigt, können zusätzlich oder alternativ zu den genannten Schlitzen 12, 18 in der Außenmantelfläche der Gleitlagerbuchse 22 Taschen 23 ausgebildet sein, die demnach auch einen Boden aus dem Material der Gleitlagerbuchse 22 aufweisen. In diesen beispielsweise tropfenförmigen Taschen 23 kann sich Abrieb ansammeln oder flüssiges Schmiermittel befinden bzw. sammeln, welches im Betrieb einer solchen Spannvorrichtung 1 in vorbestimmter Menge auf die Oberflächen der beteiligten Reibpartner abgegeben wird. Die Gleitlagerbuchse 22 gemäß 3 besteht aus einem an sich elastischen Material.
Schließlich zeigen die 1 und 3 die Anordnung von O-Ringen 19, 20 im Bereich der stirnseitigen Enden 5, 7 der Gleitlagerbuchse 17, 22, wodurch Axialbewegungen oder diesbezügliche Vibrationen der elastischen Gleitlagerbuchse 17, 22 vermieden oder aber zumindest gedämpft werden.

1: Spannvorrichtung
2: Ortsfestes Element
3: Spannarm
4: Spannmittel, Spannrolle
5: Stirnseitiges Ende der Gleitlagerbuchse
6: Gleitlagerung, Konus-Gleitlager
7: Stirnseitiges Ende der Gleitlagerbuchse
8: Innenkonus
9: Ansatz am ortsfesten Element
10: Unterlegscheibe
11: Schraubmutter
12: Schlitz in der Gleitlagerbuchse
13: Nabe
14: Kontaktfläche an der Nabe
15: Kontaktfläche am Innenkonus
16: Längsachse
17: Gleitlagerbuchse
18: Schlitz in der Gleitlagerbuchse
19: O-Ring
20: O-Ring
21: Federmittel, Schraubendrehfeder
22: Gleitlagerbuchse
23: Tasche in Gleitlagerbuchse 22
24: Mittlerer Bereich der Gleitlagerbuchse 17
25: Außenmantelfläche der Gleitlagerbuchse
26: Zahn der Gleitlagerbuchse 17
27: Zahn der Gleitlagerbuchse 17

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 19540706 A1 [0002]
- DE 10217396 A1 [0002]

Claims

Spannvorrichtung (1) für ein Zugmittel, wie Riemen oder Kette, mit einem ein Spannmittel (4) tragenden Spannarm (3), dessen Nabe (13) gegenüber einem ortsfesten Element (2) mittels einer konusförmigen Gleitlagerung (6) schwenkbar gelagert ist, wobei zwischen den parallel zueinander und zu einer Längsachse (16) des ortsfesten Elements (2) konzentrisch ausgerichteten sowie als Kegelflächen verlaufenden Kontaktflächen (14, 15) der Nabe (13) und des ortsfesten Elements (2) zur Bildung eines Reibkonus eine Gleitlagerbuchse eingesetzt ist, und wobei ein zwischen dem ortsfesten Element (2) und dem Spannarm (3) oder dessen Nabe (13) angeordnetes Federmittel (21) mit seiner Federkraft die Gleitlagerung (6) axial beaufschlagt, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitlagerbuchse (17, 22) elastisch ausgebildet ist.
Spannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitlagerbuchse (17, 22) aus einem elastischen Material gefertigt ist.
Spannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitlagerbuchse (17) axial ausgerichtete Schlitze (12, 18) aufweist.
Spannvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlitze (12, 18) an einem axialen Ende (5; 7) der Gleitlagerbuchse (17) beginnen und sich bis über den mittleren Bereich (24) derselben erstrecken.
Spannvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlitze (12, 18) wechselweise an dem einen oder dem anderen axialen Ende (5; 7) der Gleitlagerbuchse (17) beginnen und sich im mittleren Bereich (24) derselben axial überdecken.
Spannvorrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlitze (12, 18) asymmetrisch ausgebildet sind.
Spannvorrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass an den Rändern zumindest einiger der Schlitze (12, 18) radial ausgerichtete Kanten zum Abstreifen von Abriebpartikeln ausgebildet sind.
Spannvorrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich oder alternativ zu den Schlitzen (12, 18) in der Außenmantelfläche (25) oder der Innenmantelfläche der Gleitlagerbuchse (22) Taschen (23) ausgebildet sind.
Spannvorrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass O-Ringe (19, 20) aus einem Elastomer an zumindest einer der beiden Stirnseiten (5, 7) der Gleitlagerbuchse (17, 22) angeordnet sind.