DE102007039134A1

DE102007039134A1 - Spanneinrichtung für ein Zugmittel

Info

Publication number: DE102007039134A1
Application number: DE200710039134
Authority: DE
Inventors: Bernd Jäckel; Marco Kowalski; Stefan Mack
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
Also published as: WO2009024416A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Spanneinrichtung für ein Zugmittel, beispielsweise für den Riemen bzw. die Kette eines Riemen- oder Kettenantriebes (2), umfassend einen in Richtung auf das Zugmittel durch Spannmittel vorgespannten, schwenkbar gelagerten Spannhebel (24) mit einer an dessen freiem Ende angeordneten, an das Zugmittel anlegbaren Spannrolle (36) oder dergleichen, und eine Dämpfungseinrichtung zum Dämpfen der Schwenkbewegung des Spannhebels (24). Die Dämpfungseinrichtung umfasst zwei voneinander unabhängige Dämpfungseinheiten, nämlich eine erste hydraulische Dämpfungseinheit (42) und eine zweite mechanische Dämpfungseinheit (27). Die mechanische Dämpfungseinheit (27) bleibt auch dann wirksam, wenn die Dämpfungswirkung der hydraulischen Dämpfungseinheit (38) beispielsweise infolge ungünstiger Umgebungsbedingungen oder eines Verlustes an Dämpfungsfluid nachlässt oder verloren geht.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Spanneinrichtung für ein Zugmittel, beispielsweise für den Riemen bzw. die Kette eines Riemen- oder Kettenantriebes, umfassend einen in Richtung auf das Zugmittel durch Spannmittel vorgespannten, schwenkbar gelagerten Spannhebel mit einer an dessen freiem Ende angeordneten, an das Zugmittel anlegbaren Spannrolle oder dergleichen, und eine Dämpfungseinrichtung zum Dämpfen der Schwenkbewegung des Spannhebels.
Hintergrund der Erfindung
Derartige Riemen- oder Kettenantriebe werden beispielsweise eingesetzt, um an einen Verbrennungskraftmotor angebaute Hilfsaggregate, wie etwa eine Lichtmaschine, eine Wasserpumpe, einen Luftkompressor oder eine Klimaanlage anzutreiben. Dabei ist es vielfach üblich, alle diese Hilfsaggregate mittels eines einzigen Antriebsriemens oder einer einzigen Antriebskette anzutreiben, die über alle den Hilfsaggregaten zugeordnete Riemenscheiben bzw. Ketten räder geführt ist. Den Riemen- oder Kettenantrieben sind Spanneinrichtungen zugeordnet, welche die Spannung des Riemens bzw. der Kette und damit die Größe des jeweils übertragbaren Drehmomentes gewährleisten. Um darüber hinaus beispielsweise durch einen ungleichmäßigen Antriebsbetrieb verursachte Riemen- bzw. Kettenschwingungen zu dämpfen, ist den Spanneinrichtungen im allgemeinen eine hydraulische oder mechanische Dämpfungseinrichtung zugeordnet, welche die Schwenkbewegung des Spanhebels dämpft.
Aus der DE 10 2005 059 732 A1 ist ein Riemenspanner bekannt, bei welchem die Dämpfungseinrichtung als ölhydraulischer Dämpfungskolben ausgebildet ist. Der Dämpfungseffekt beruht darauf, dass bei einer Schwenkbewegung des Spannhebels von dem mit diesem verbundenen Dämpfungskolben verdrängtes Öl durch eine Drosselöffnung gedrückt wird, wobei Bewegungsenergie vernichtet und die Bewegung gedämpft wird.
Diese rein hydraulische Dämpfung hat jedoch den Nachteil, dass sie geschwindigkeitsabhängig wirkt, So dass diese bei niedrigen Geschwindigkeiten sehr gering und bei hohen Geschwindigkeiten vergleichsweise hoch ist. Dieses widerspricht jedoch der technischen Forderung, nach der die Dämpfungswirkung über den ganzen Geschwindigkeitsbereich der Auslenkbewegung des Riemenspanners möglichst gleichmäßig sein soll. Außerdem ist die rein hydraulische Dämpfung auch temperaturabhängig, und zwar ist sie bei sehr niedrigen Temperaturen nur gering, da beispielsweise das in dem Dämpfungszylinder befindliche übliche Hydrauliköl bei Temperaturen unterhalb –25°C wie eine Feder wirkt. Eine weitere typische Eigenschaft hydraulischer Dämpfungssysteme ist, dass die Dämpfkraft nur in Spannrichtung gerichtet ist. Eine Verringerung der Riemenkraft führt zu einem schnellen, schlagartigen Nachspannen des Systems, also zu einem unterwünschten Schnalzeffekt und zu einer erhöhten Belastung für den Antriebsriemen, die Lagerung der Riemenscheibe und des anzutreibenden Aggregates. Unter bestimmten Betriebsbedingungen können bei den bekannten hydraulischen Dämpfungseinrichtungen auch Leerhübe, also ungedämpfte Bewegungen auftreten, welches technisch schwer zu vermeiden ist. Bei einem Ölverlust geht sogar die gesamte Dämpfungswirkung verloren.
Das Drehgelenk des Spannhebels kann konstruktionsbedingt an axialer Richtung Spiel aufweisen, so dass auch die beispielsweise an einem Riemen anliegende Spannrolle eine Axialbewegung ausführen kann. Diese Bewegung kann zu erhöhtem Riemenverschleiß führen. Außerdem ist das Drehgelenk des Spannhebels aus Kostengründen im Allgemeinen gegen Umwelteinflüsse nicht optimal abgedichtet, so dass die das Drehgelenk bildende Lagerung korrosionsgefährdet ist.
Aus der DE 35 46 901 C2 ist eine automatische Riemenspannvorrichtung mit einer mechanischen Dämpfungseinrichtung bekannt. Zwischen einem den Spannhebel tragenden Befestigungsblock einerseits und dem Spannhebel ist ein Bremsband angeordnet, welches die Schwenkbewegung des Schwenkhebels bremst und damit mechanisch dämpft. Ein Nachteil rein mechanischer Dämpfungseinrichtungen ist, dass die erreichbare Dämpfungskraft grundsätzlich begrenzt ist, und zwar auf eine Größe, bei der noch keine Selbsthemmung auftritt.
Ein weiterer Nachteil bekannter mechanischer Dämpfungseinrichtungen ist, dass sie im Allgemeinen aus mehreren Bauteilen bestehen, die nach derzeitigem konstruktivem Stand der Technik nur mittels Handmontage montierbar sind.
Aufgabe der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Spanneinrichtung der im Oberbegriff des Anspruches 1 genannten Art mit einer Dämpfungseinrichtung zu schaffen, bei welcher die oben aufgezählten Nachteile zumindest teilweise vermieden werden, so dass insbesondere eine im wesentlichen unbegrenzte Dämpfungskraft erzielbar ist und über den gesamten vorkommenden Geschwindigkeitsbereich sowie Temperaturbereich aufrechterhalten werden kann, und bei welchem Schnalzeffekte, Leerhübe und insbesondere ein Ausfall der Dämpfungswirkung ausgeschlossen werden können.
Zusammenfassung der Erfindung
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass sich die positiven Eigenschaften bekannter hydraulischer Dämpfungseinrichtung einerseits und mechanischer Dämpfungseinrichtungen andererseits weitgehend ergänzen und miteinander verbinden lassen, ohne dass sich durch eine Kombination beider Systeme der gesamte Herstellungs- und Kostenaufwand wesentlich erhöht.
Die Erfindung geht daher aus von einer Spanneinrichtung für ein Zugmittel, beispielsweise für den Riemen bzw. die Kette eines Riemen- oder Kettenantriebes, umfassend einen in Richtung auf das Zugmittel durch Spannmittel vorgespannten, schwenkbar gelagerten Spannhebel mit einer an dessen freiem Ende angeordneten, an das Zugmittel anlegbaren Spannrolle oder dergleichen, und eine Dämpfungseinrichtung zum Dämpfen der Schwenkbewegung des Spannhebels. Dabei ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Dämpfungseinrichtung zwei voneinander unabhängige Dämpfungseinheiten umfasst, und zwar eine erste, hydraulische Dämpfungseinheit sowie eine zweite, mechanische Dämpfungseinheit.
Durch diesen Aufbau wird die oben genannte Aufgabe in vorteilhafter Weise gelöst, wie im Folgenden im Einzelnen dargelegt wird.
Da die mechanische Dämpfung nahezu geschwindigkeitsunabhängig und auch bei sehr niedrigen Betriebstemperaturen noch sehr gut ist, bedeutet eine Kombination beider Systeme, dass das Gesamtsystem über den gesamten vorkommenden Geschwindigkeitsbereich und Temperaturbereich gute Dämpfungseigenschaften aufweist.
Die Dämpfkraft des mechanischen Systems wirkt auch einem schnellen, schlagartigen Nachspannen entgegen, so dass bei einer plötzlichen Verringe rung der Riemenkraft die Belastung für den Riemen, die Rolle und die Lagerungen der gegebenenfalls von dem Zugmittel angetriebenen Hilfsaggregate verringert und ein Schnalzeffekt weitgehend vermieden wird.
Mechanische Dämpfungseinrichtungen können darüber hinaus keinen Leerhub aufweisen, so dass eine Dämpfung unter allen Betriebsbedingungen vorliegt. Bei einem plötzlichen Ölverlust des hydraulischen Systems bleibt die Dämpfungswirkung des mechanischen Systems außerdem erhalten, welches eine Verbesserung der Notlaufeigenschaften bedeutet.
In konstruktiver Hinsicht bietet eine Anordnung eines mechanischen Dämpfungssystems im Schwenkgelenk des Spannhebels die Möglichkeit, dieses Schwenkgelenk spielfrei auszubilden, wie anhand eines Ausführungsbeispiels dargelegt wird, so dass eine axiale Wanderung der Spannrolle ausgeschlossen ist. Außerdem lässt sich ein solches Schwenkgelenk über Labyrinthdichtungen und die zugeordneten Reibelemente optimal abdichten, so dass keine schädlichen Umwelteinflüsse auf dessen Lagerung einwirken.
Die Ausbildung des Schwenkgelenkes als mechanisch gedämpften Drehpunkt kann nahezu kostenneutral ausgeführt werden, so dass durch eine zusätzliche Anordnung eines mechanischen Dämpfungssystems zu einem hydraulischen Dämpfungssystem keine wesentlichen Mehrkosten entstehen. Die Montage des hydraulischen Dämpfungssystems kann weitgehend in automatisierter Weise erfolgen.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die hydraulische Dämpfungseinheit mit den Spannmitteln zu einer Spann- und Dämpfungseinrichtung zusammengefasst ist. Diese ist beispielsweise in der Art bekannter Schwingungsdämpfer im Automobilbau, d. h. also in der Art der bekannten McPherson-Federbeine ausgestaltet. Sie umfasst eine Kolben-Zylinder-Einheit mit einem in einem mit Dämpfungsfluid befüllten Zylinder geführten Kolben, wobei die beiderseits des Kolbens befindlichen Zylinderkammern über Drosselkanäle oder dergleichen miteinander verbunden sind, und wobei der Kolben in Spannrichtung durch die Spannmittel, beispielsweise eine Schraubendruckfeder, belastet ist.
Die mechanische Dämpfungseinrichtung ist gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung dem Schwenkgelenk des Spannhebels zugeordnet. Sie umfasst jeweils mit jedem der beiden zueinander beweglichen Teile des Schwenkgelenkes verbundene, unmittelbar oder mittelbar über dazwischen liegende Bremsscheiben oder dergleichen zusammenwirkende Reibflächen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beiliegenden Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Darin zeigt
1 schematisch einen Riemenantrieb für mehrere angetriebene Aggregate, und
2 eine Spanneinrichtung mit einer hydraulischen Spann- und Dämpfungseinrichtung sowie einer mechanischen Dämpfungseinheit.
Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt demnach in einer schematischen Vorderansicht einen Riemenantrieb 2, mit welchem von der Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors mehrere diesem zugeordnete Hilfsaggregate angetrieben werden. Auf der nicht dargestellten Kurbelwelle des Verbrennungsmotors ist eine Antriebsriemenscheibe 4 angeordnet, die über einen Antriebsriemen 6 mit den Riemenscheiben der anzutreibenden Aggregate verbunden ist. Dabei ist die Riemenscheibe 8 beispielsweise einem Starter-Generator und die Riemenscheibe 10 einem Nebenaggregat, beispielsweise einer Wasserpumpe zugeordnet. Um den Umschlingungswinkel beispielsweise bei den Riemenscheiben 8 und 10 zu vergrößern, ist der zwischen diesen Riemenscheiben verlaufende Riemenabschnitt 12 über eine Umlenkrolle 14 geführt.
Der zwischen der Antriebsriemenscheibe 4 und der Riemenscheibe 8 verlaufende Riemenabschnitt 16 wird durch eine als Ganzes mit 18 bezeichnete Spanneinrichtung gespannt gehalten. Im normalen Fahrbetrieb dreht sich die Antriebsriemenscheibe 4 beispielsweise in Richtung des Pfeils 20, so dass der zwischen der Antriebsriemenscheibe 4 und der Riemenscheibe 10 befindliche Riemenabschnitt 22 ein Lasttrum und der durch die Spanneinrichtung 18 gespannte Riemenabschnitt 16 ein Lostrum darstellt.
2 zeigt die Spanneinrichtung 18 gemäß der Erfindung im Einzelnen. Sie umfasst einen winkelförmigen Spannhebel 24, welcher über ein Schwenkgelenk 26 schwenkbar an einem Tragarm 28 gelagert ist, der mit dem Motorgehäuse fest verbunden ist. Die beiden das Schwenkgelenk 26 bildenden einander zugewandten Flächen des Tragarmes 28 einerseits und des Spannhebels 24 andererseits sind als Reibflächen ausgebildet, die entweder direkt aneinander oder an einer zwischen diesen Flächen angeordneten Bremsscheibe anliegen und damit eine mechanische Dämpfungseinheit 27 bilden. Das Schwenkgelenk 26 ist in geeigneter Weise so zusammengespannt, dass die erwünschte Reib- bzw. Dämpfungskraft erreicht wird, die jedoch höchstens so bemessen ist, dass eine Selbsthemmung nicht auftreten kann.
Das dem Schwenkgelenk 26 abgewandte freie Ende 30 des Spannhebels 24 ist über ein Verbindungsgelenk 32 mit einer Spann- und Dämpfungseinheit 38 verbunden, bei der nicht im einzelnen dargestellte, den Spannhebel 24 vorspannende Spannmittel 40 und eine dessen Bewegung dämpfende Dämpfungseinheit 42 zu einer Baueinheit zusammengefasst sind, und die sich ihrerseits über ein Stützgelenk 34 an dem nicht dargestellten Motorgehäuse ab stützt. Im Verbindungsbereich der beiden Arme des winkelförmigen Spannhebels 24 ist eine Spannrolle 36 drehbar angeordnet, die gegen den zu spannenden Riemen anlegbar ist, wie aus 1 ersichtlich ist.
Die Spann- und Dämpfungseinheit 38 besteht in an sich bekannter Weise aus einem mit einem Dämpfungsfluid befüllten Zylinder, in welchem ein Kolben verschiebbar angeordnet ist, dessen Kolbenstange über das Verbindungsge lenk 32 mit dem Spannhebel 24 verbunden ist. Der Kolben ist beispielsweise mit axialen Drosselöffnungen ausgestattet, über die Dämpfungsfluid von einer Zylinderkammer in die andere strömen kann. Der Kolben ist außerdem durch Spannmittel, beispielsweise eine Schraubendruckfeder, in Spannrichtung vorgespannt.
Bei einer Schwenkbewegung des Spannhebels 24 um das Schwenkgelenk 26 infolge wechselnder Riemenspannung wird diese Schwenkbewegung durch die hydraulische Spann- und Dämpfungseinheit 38 einerseits und durch die mechanische Dämpfungseinheit 27 andererseits gedämpft, wobei in einem normalen Bewegungs- und Temperaturbereich die hydraulische Spann- und Dämpfungseinheit die einen wesentlichen Anteil der Dämpfungsarbeit übernimmt, während beispielsweise im Bereich extremer Temperaturen und vergleichsweise hohen Bewegungsgeschwindigkeiten die mechanische Dämpfungseinheit 27 den Hauptanteil an der Dämpfungsarbeit leistet.

2: Riemenantrieb
4: Antriebsriemenscheibe
6: Antriebsriemen
8: Riemenscheibe
10: Riemenscheibe
12: Riemenabschnitt
14: Umlenkrolle
16: Riemenabschnitt
18: Spanneinrichtung
20: Pfeil, Drehbewegungsrichtung
22: Riemenabschnitt
24: Spannhebel
26: Schwenkgelenk
27: Mechanische Dämpfungseinheit
28: Tragarm
30: Ende
32: Verbindungsgelenk
34: Stützgelenk
36: Spannrolle
38: Spann- und Dämpfungseinheit
40: Spannmittel
42: Dämpfungseinheit

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 102005059732 A1 [0003]
- DE 3546901 C2 [0006]

Claims

Spanneinrichtung für ein Zugmittel, beispielsweise für den Riemen bzw. die Kette eines Riemen oder Kettenantriebes (2), umfassend einen in Richtung auf das Zugmittel durch Spannmittel vorgespannten, schwenkbar gelagerten Spannhebel (24) mit einer an dessen freiem Ende angeordneten, an das Zugmittel anlegbaren Spannrolle (36) oder dergleichen, und eine Dämpfungseinrichtung zum Dämpfen der Schwenkbewegung des Spannhebels (24), dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfungseinrichtung zwei voneinander unabhängige Dämpfungseinheiten umfasst, deren erste als hydraulische Dämpfungseinheit (42) und deren zweite als mechanische Dämpfungseinheit (27) ausgebildet ist.
Spanneinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die hydraulische Dämpfungseinheit (42) mit den Spannmitteln (40) zu einer Spann- und Dämpfungseinheit (38) zusammengefasst ist.
Spanneinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Spann- und Dämpfungseinheit (38) eine Kolben-Zylinder-Einheit mit einem in einem mit Dämpfungsfluid befüllten zylindergeführten Kolben umfasst, wobei die beiderseits des Kolbens befindlichen Zylinderkammern über Drosselkanäle oder dergleichen miteinander verbunden sind, und wobei der Kolben in Spannrichtung durch die Spannmittel (40) belastet ist.
Spanneinrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die mechanische Dämpfungseinheit (27) dem Schwenkgelenk (26) des Spannhebels (24) zugeordnet ist.
Spanneinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die mechanische Dämpfungseinheit (27) jeweils mit jedem der beiden zueinander beweglichen Teile des Schwenkgelenkes (26) verbundene, zusammenwirkende Reibflächen umfasst.