DE102007039129A1

DE102007039129A1 - Spannsystem für einen Zugmitteltrieb

Info

Publication number: DE102007039129A1
Application number: DE102007039129A
Authority: DE
Inventors: Aleksandar Lutkic; Christoph SCHRÖDER
Original assignee: Schaeffler KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2007-08-18
Filing date: 2007-08-18
Publication date: 2009-02-19
Anticipated expiration: 2027-08-19
Also published as: WO2009024420A3; WO2009024420A2; DE102007039129B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Spannsystem (1) eines Zugmitteltriebs, umfassend ein Basisteil (2), das einstückig mit einem Schwenkarm (5) verbunden ist, an dem endseitig eine mit einem Zugmittel in Verbindung stehende Spannrolle angeordnet ist. Das Basisteil (2) ist über ein Drehlager (7) schwenkbar. Der Aufbau des Drehlagers umfasst eine über ein Haltemittel (13) fixierte Buchse (11), die mittels eines Fügeverbandes (30) gegenüber einem Maschinenteil (15) lagefixiert ist. Den Fügeverband (30) bildet eine Zentrierhülse (31), die in eine Passbohrung (32) der Buchse (11) sowie in eine Passbohrung (33) des Maschinenteils (15) eingesetzt ist.

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Spannsystem für Zugmitteltriebe, das ein Basissystem sowie einen Schwenkarm umfasst, wobei endseitig des Schwenkarms eine Spannrolle positioniert ist, die im Betriebszustand des Spannsystems mit einem Zugmittel zusammenwirkt. Zur Erzielung einer Kraftbeaufschlagung des Zugmittels über die Spannrolle schließt das Spannsystem ein Federmittel ein, das stets ein in Schwenkrichtung des Spannarms gerichtetes Moment auslöst. Weiterhin umfasst das Spannsystem ein Drehlager, bestehend aus einem ortsfest in einem Maschinenteil befestigten und in einer Buchse geführten Haltemittels, das für das Basisteil eine Drehachse bildet und in Verbindung mit einem Gleitlager in eine Aufnahme des Basisteils eingesetzt ist.
Hintergrund der Erfindung
Zugmitteltriebe, insbesondere Riementriebe werden für Brennkraftmaschinen insbesondere zum Antrieb von Aggregaten wie beispielsweise Generator, Kli makompressor oder Wasserpumpe eingesetzt. Funktionsbedingt zur Wahrung eines weitestgehend schlupffreien Antriebs ist eine konstante Vorspannung des Zugmittels notwendig. Dazu ist es bekannt, Spannvorrichtungen bzw. Spannsysteme einzusetzen, die selbsttätig über eine Spannrolle stets eine ausreichende Vorspannung des Zugmittels gewährleisten. Derartige mechanisch oder hydraulisch wirkende Spannsysteme sind in vielfältiger Weise bekannt.
Das hydraulische Spannelement gemäß DE 10 2004 047 450 A1 umfasst ein ortsfest und gleichzeitig schwenkbar angeordnetes, einen Zylinder bildendes Gehäuseteil, das einen mit einem Hydraulikfluid gefüllten Druckraum bildet, indem ein Kolben linearverschiebbar geführt ist. Der Kolben begrenzt dabei den mit einem Hydraulikfluid gefüllten Druckraum und ist gegenseitig mittelbar oder unmittelbar mit einem Schwenkarm verbunden, der endseitig eine Spannrolle aufweist, die im Einbauzustand mit dem Zugmittel zusammenwirkt. Ein dem Kolben beaufschlagendes Federmittel bewirkt eine stets kraftschlüssige Anlage der Spannrolle an dem Zugmittel. Bei einer Verstellung des Kolbens in Richtung des Druckraums kann das Druckfluid über einen sich zwischen dem Kolben und der Druckraumwandung einstellenden Leckspalt in einen Vorratsraum des Gehäuses entweichen. Bei einer umgekehrten Stellbewegung des Kolbens strömt Hydraulikfluid von dem Vorratsraum über ein bodenseitig des Druckraums positioniertes Einwegventil in den Druckraum.
Aus der DE 195 01 685 C1 ist ein mechanisches Riemenspannsystem bekannt, bei dem eine Schraubenfeder einen Kniehebel beaufschlagt, der um ein ortsfestes Drehlager schwenkbar ist. An dem von dem Anlenkpunkt der Schraubenfeder entgegengesetzten freien Ende des Kniehebels ist eine Spannrolle positioniert, die im Einbauzustand mit einem Zugmittel, insbesondere einem Riemen zusammenwirkt.
Zusammenfassung der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Spannsystem für einen Zugmitteltrieb anzugeben, mit einer optimierten Zentrierung des Drehlagers gegenüber dem Maschinenteil.
Zur Lösung dieser Problemstellung ist gemäß der vorliegenden Erfindung vorgesehen, dass die dem Drehlager zugeordnete Buchse über einen Fügeverband in dem Maschinenteil lagepositioniert ist. Der Fügeverband umfasst eine separate Zentrierhülse, die in zueinander korrespondierende Passbohrungen des Maschinenteils und der Buchse eingefügt ist. Dieser mehrteilige Aufbau ermöglicht eine optimale Werkstoffauswahl der Zentrierhülse, die im Einbauzustand bevorzugt kraftschlüssig in Aufnahmebohrungen des Maschinenteils und der Buchse eingepresst ist. Die Verwendung der erfindungsgemäßen separat ausgeführten Zentralhülse bewirkt eine begrenzte Verlängerung der Buchse in das Maschinenteil. Diese Maßnahme optimiert die Zentrierung und verhindert wirksam ein Verschieben bzw. einen Versatz des Spannsystems gegenüber dem Maschinenteil, was einerseits einen nachteiligen Einfluss auf die Vorspannkraft des Zugmittels auslösen kann und andererseits zu einem Verbiegen der als Haltemittel eingesetzten Verschraubung führen kann. Der Fügeverband ermöglicht weiterhin die Verwendung relativ klein dimensionierter Schrauben, die häufig aufgrund der beengten Einbauverhältnisse nur einsetzbar sind. Die im Betriebszustand von dem Zugmittel, insbesondere dem Riemen in das Drehlager eingeleitete Querkraft wird damit vorteilhaft von der separaten Zentrierhülse und damit dem Fügeverband aufgenommen, was ebenfalls zu einer Entlastung des Haltemittels, d. h. der Verschraubung führt. Das erfindungsgemäße Drehlager ist bevorzugt in Verbindung mit Maschinenteilen aus Aluminium oder aus Magnesium kombinierbar, bei dem das zulässige Einschraubmoment des Haltemittels deutlich geringer ist gegenüber Stahl.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche 2–11.
Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, die Zentralhülse in einen endseitig gestuften Abschnitt einer Längsbohrung der Buchse einzupassen.
Diese Stufenbohrung der Buchse bewirkt eine definierte Einbaulage der Zentrierhülse und damit stets gleiche Lageüberdeckungen des Fügeverbandes in der Buchse und dem Maschinenteil. Alternativ dazu bietet es sich an, in die Längsbohrung an einem Ende die Zentrierhülse mit Überstand einzupressen und gegenseitig eine zusätzliche Führungsbuchse in die Längsbohrung einzusetzen, über die das Haltemittel beabstandet zur Zentrierhülse geführt ist.
Gemäß einer weitern Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, der Zentrierhülse eine Anlaufscheibe zuzuordnen, deren Außenkontur eine Stirnseite der Buchse übertrifft. Damit bildet die Anlaufscheibe im Einbauzustand des Spannsystems einen Axialanschlag für das Basisteil. Die Anlaufscheibe kann dabei als separates Bauteil auf der Mantelfläche der Zentrierhülse fixiert werden. Alternativ dazu bietet es sich an, die Zentrierhülse einstückig mit einem Anlagebund zu versehen, der die Aufgabe einer Anlaufscheibe übernimmt und an der im Einbauzustand die Buchse sowie das Basisteil abgestützt ist.
Alternativ zu einem Anlagebund oder einer Anlaufscheibe bietet es sich an, der Buchse eine die Funktion eines Axiallagers übernehmende Gleitscheibe zuzuordnen. Diese an der Buchse fixierte oder auf der Buchse lose aufgesetzte Gleitscheibe ist im Einbauzustand zwischen dem Maschinenteil und der Anlaufscheibe oder unmittelbar an der Buchse sowie dem zugehörigen Basisteil abgestützt.
Zur Schaffung eines wirksamen Fügeverbandes weist dieser eine weitestgehend übereinstimmende Traglänge „s" in der Buchse und dem Maschinenteil auf. Für die Traglänge ist bevorzugt ein Maßbereich von 0,8 bis 1,3 des Außendurchmessers „d" der Buchse vorgesehen.
Als Haltemittel eignet sich insbesondere eine in der Buchse geführte und in den Maschinenteil eingesetzte Verschraubung. Alternativ kann ein in das Maschinenteil eingeschraubter Gewindebolzen vorgesehen werden, der mit einer Schraubmutter versehen das Spannsystem fixiert.
Zur Herstellung der erfindungsgemäßen Zentrierhülse ist bevorzugt ein spanloses Verfahren, insbesondere ein Tiefziehverfahren vorgesehen, mit dem die Zentrierhülse aus einem Blechwerkstoff geformt wird. Weiterhin schließt die Erfindung zur Herstellung der Zentrierhülse ein spangebendes Verfahren ein. Außerdem eigenen sich weitere Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Zentrierhülse wie beispielsweise ein Fließpressen oder ein Gießverfahren.
Alternativ zu einer vorzugsweise aus Stahl bzw. Stahlblech hergestellten Zentrierhülse kann als Werkstoff Aluminium oder eine Aluminiumlegierung vorgesehen werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Figuren erläutert. Die Figuren zeigen:
1 in einem Teilschnitt ein erfindungsgemäßes Spannsystem, bei dem das Drehlager einen Fügeverband einschließt, bei dem die Zentrierhülse in einer gestuft gestalteten Längsbohrung der Buchse eingesetzt ist;
2 in einem vergrößerten Maßstab die Buchse mit integrierter Zentrierhülse gemäß 1;
3 das Spannsystem gemäß 1 mit einem abweichend gestalteten Fügeverband;
4 die Buchse gemäß 3, bei der die Längsbohrung zur Aufnahme der Zentrierbuchse sowie einer axial versetzten Führungshülse vorgesehen ist;
5 das Spannsystem gemäß 1, wobei die Zentrierhülse des Fügeverbandes einen einstückig angeordneten Anlagebund einschließt;
6 vergrößert dargestellt die Buchse gemäß 5 in Verbindung mit der Zentrierhülse;
7 ein Spannsystem bekannter Bauart, bei dem der Fögeverband eine Buchse einschließt, die einstückig mit einem stirnseitigen Ansatz versehen ist, welcher in ein Maschinenteil eingepasst ist.
Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
Zunächst wird die 7 beschrieben, die den Aufbau eines Drehlagers in einem bekannten Spannsystems zeigt. Das Spannsystem 1 umfasst ein Basisteil 2, das über einen Endabschnitt 3 gelenkig mit einem Stellelement 4 verbunden ist. Auf der vom Endabschnitt 3 angewandten Seite bildet das Basisteil 2 einen Schwenkarm 5, dem endseitig ein in den 1, 3 und 5 abgebildete drehbar angeordnete Spannrolle 6 zugeordnet ist. Im Einbauzustand des Spannsystems 1 steht die Spannrolle 6 mit einem Zugmittel, insbesondere einem Riemen in Verbindung. Eine kraftschlüssige Abstützung der Spannrolle 6 an dem Riemen bewirkt das mechanisch oder hydraulisch wirkende Stellelement 4, das den Schwenkarm 5 entsprechend beaufschlagt. Dazu weist das Basisteil 2 ein Drehlager 7 auf, bestehend aus einer Nabe 8, die eine als Durchgangsbohrung gestaltete Aufnahme 9 einschließt, in die ein Gleitlager 10 sowie eine Buchse 11 eingebracht sind. Eine Längsbohrung 12 der Buchse 11 dient zur Aufnahme eines als Sechskantschraube ausgebildeten Haltemittels 13, das über einen Gewindeabschnitt 14 in einem Maschinenteil 15 eingeschraubt ist. Ein Schraubenkopf 16 des Haltemittels 13 stützt sich über eine Unterlegscheibe 17 an Stirnseiten der Buchse 11 und der Nabe 8 des Basisteils 2 ab. Im Einbauzustand, bei verschraubtem Haltemittel 13, das eine Drehachse für das Basisteil 2 sowie den Schwenkarm 5 bildet, ist die Buchse 11 kraftschlüssig über eine Anlaufscheibe 18 an dem Maschinenteil 15 abgestützt. Das Basisteil 2 und der damit verbundene Schwenkarm 5 in Verbindung mit dem Gleitlager 10 ist gegenüber der starr positionierten Buchse 11 verdrehbar. Dazu ist ein Einbauspiel vorgesehen, das sich durch ein Differenzmaß zwischen der Nabe 8 und dem Abstandsmaß der Unterlegscheibe 17 zu der Anlaufscheibe 18 ergibt. Die Buchse 11 schließt einen stirnseitigen Ansatz 19 ein, der formschlüssig in einen Bohrungsabschnitt 21 des Maschinenteils 15 eingepasst ist, zur Bildung eines Fügeverbandes 20.
Die 1, 3 und 5 zeigen jeweils bevorzugt erfindungsgemäß gestaltete Fügeverbände in Verbindung mit dem Spannsystem 1. Die nachfolgenden Beschreibungen beschränken sich daher auf die Fügeverbände. Alle übrigen Bauteile sind mit Bezugsziffern versehen, die übereinstimmen mit denen des Spannsystems 1, gemäß 7.
Das in 1 abgebildete Drehlager 7 des Spannsystems 1 bildet den Fügeverband 30, der eine separate Zentrierhülse 31 umfasst, die lagepositioniert formschlüssig in eine Passbohrung 32 der Buchse 11 eingepasst ist, welche mit einer weiteren Passbohrung 33 des Maschinenteils 15 korrespondiert. Der Fügeverband 30 sieht vor, dass die Zentrierhülse 31 mit weitestgehend übereinstimmenden Traglängen „s₁, s₂" in den Passbohrungen 32, 33 eingesetzt ist. Die Traglängen „s₁, s₂" erstrecken sich dabei in einem Bereich zwischen 0,8 bis 1,3 eines Außendurchmessers „d" der Zentrierhülse 31 ausgelegt.
Die 2 zeigt in einem vergrößerten Maßstab die Buchse 11, die endseitig einen gestuften, die Einbaulage der Zentrierhülse 31 bestimmenden Abschnitt 34 aufweist. Die Gestaltung sowie die Einbaulage der Zentrierhülse 31 ermöglicht einen durchgehenden unveränderten Innendurchmesser „d_i", der sich über die gesamte Länge der Buchse 11 einschließlich der Zentrierhülse 31 einstellt.
In 3 ist das den Fügeverband 40 bildende Spannsystem 1 dargestellt, bei dem die Zentrierhülse 41 in eine Passbohrung 42 eines stufenfreien Abschnitts der Längsbohrung 12 eingepresst ist. Der Fügeverband 40 schließt außerdem eine Anlaufscheibe 35 ein, durch die die Zentrierhülse 41 geführt ist und die sich radial über die Stirnseite der Buchse 11 bis in den Bereich der Nabe 8 erstreckt. Wie insbesondere 4 verdeutlicht, dient die Längsbohrung 12 der Buchse 11 weiterhin zur Aufnahme einer zu der Zentrierhülse 41 axial versetzten in die Buchse 11 eingebrachten Führungshülse 43. Im Einbauzustand des Spannsystems 1 ist das Haltemittel 13, insbesondere eine Verschraubung radial versetzt zur Längsbohrung 12 in der Zentrierhülse 41 sowie der Führungshülse 43 geführt.
Die 5 und 6 zeigen den Fügeverband 50 in Verbindung mit dem Spannsystem 1. Vergleichbar dem Fügeverband 20 gemäß 1 ist die Zentrierhülse 51 in einem gestuften Abschnitt 52, der die Passbohrung 53 bildet eingesetzt ist. Die Zentrierhülse 51 ist einstückig mit einem scheibenartig gestalteten Anlagebund 54 versehen, der sich radial über die Außenkontur der Buchse 11 erstreckt und im Einbauzustand eine Anlagefläche bzw. Anlagescheibe bzw. Gleitscheibe für die Nabe 8 des Basisteils 2 bildet.

1: Spannsystem
2: Basisteil
3: Endabschnitt
4: Stellelement
5: Schwenkarm
6: Spannrolle
7: Drehlager
8: Nabe
9: Aufnahme
10: Gleitlager
11: Buchse
12: Längsbohrung
13: Haltemittel
14: Gewindeabschnitt
15: Maschinenteil
16: Schraubenkopf
17: Unterlegscheibe
18: Anlaufscheibe
19: Ansatz
20: Fügeverband
21: Bohrungsabschnitt
30: Fügeverband
31: Zentrierhülse
32: Passbohrung
33: Passbohrung
34: Abschnitt
35: Anlaufscheibe
40: Fügeverband
41: Zentrierhülse
42: Passbohrung
43: Führungshülse
50: Fügeverband
51: Zentrierhülse
52: Abschnitt
53: Passbohrung
54: Anlagebund

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 102004047450 A1 [0003]
- DE 19501685 C1 [0004]

Claims

Spannsystem eines Zugmitteltriebs, umfassend: – ein Basisteil (2) und einen Schwenkarm (5) – eine endseitig des Schwenkarms (5) positionierte Spannrolle (6); – ein Stellelement (4), das ein in Drehrichtung des Schwenkarms (5) gerichtetes Moment auslöst; – ein Drehlager (7), bestehend aus einem ortsfest in einem Maschinenteil (15) befestigten, in einer Buchse (11) geführten Haltemittel (13), das für das Basisteil (2) eine Drehachse bildet und in Verbindung mit einem Gleitlager (10) in einer Aufnahme (9) des Basisteils (2) eingesetzt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Buchse (11) über einen, eine separate Zentrierhülse (31, 41, 51) umfassenden Fügeverband (30, 40, 50) lagepositioniert ist, wobei die Zentrierhülse (31, 41, 51) in zueinander korrespondierende Passbohrungen (32, 42, 52) der Buchse (11) und der Passbohrung (33) des Maschinenteils (15) eingefügt ist
Spannsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zentrierhülse (31, 51) in einem endseitig gestuften Abschnitt (34, 52) der Buchse (11) eingepasst ist.
Spannsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine stufenfreie Längsbohrung (12) der Buchse (11) zur Aufnahme der Zentrierhülse (41) und einer Führungshülse (43) bestimmt ist.
Spannsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass auf einer Mantelfläche der Zentrierhülse (41) eine Anlaufscheibe (35) fixiert ist, deren Außenkontur eine Stirnseite der Buchse (11) übertrifft.
Spannsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Anlaufscheibe ein einstückig mit der Zentrierhülse (51) verbundener Anlagebund (54) vorgesehen ist, der im Einbauzustand stirnseitig an der Buchse (11) anliegt.
Spannsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Buchse (11), dem Anlagebund (54) oder der Anlaufscheibe (18, 35) einerseits und dem Maschinenteil (15) andererseits eine Gleitscheibe eingesetzt ist.
Spannsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Maschinenteil (15) und der Buchse (11) der Fügeverband (30) jeweils eine Traglänge „s₁, s₂" von 0,8 bis 1,3 eines Außendurchmessers „d" der Zentrierhülse (31) aufweist, mit der die Zentrierhülse (31) in die Buchse (11) und dem Maschinenteil (15) eingreift.
Spannsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Haltemittel (13) eine Verschraubung vorgesehen ist, die in der Buchse (11) oder der Zentrierhülse (41) in Verbindung mit der Führungshülse (43) geführt ist.
Spannsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zentrierhülse (31, 41, 51) durch ein spanloses Verfahren, insbesondere einem Tiefziehverfahren hergestellt ist.
Spannsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein spangebendes Verfahren oder ein Fließpressen zur Herstellung der Zentrierhülse (31, 41, 51) vorgesehen ist.
Spannsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zentrierhülse (31, 41, 51) aus Stahl oder aus Aluminium hergestellt ist.