DE102007057782A1

DE102007057782A1 - Zugmittelspannvorrichtung

Info

Publication number: DE102007057782A1
Application number: DE200710057782
Authority: DE
Inventors: Roland Arneth; Niels FLÄMIG
Original assignee: Schaeffler KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2007-11-30
Filing date: 2007-11-30
Publication date: 2009-06-04

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Zugmittelspannvorrichtung, insbesondere eine Riemenspannvorrichtung, die ein Spannelement (1) aufweist, das ein Spannergehäuse (2) und einen Spanner (3) umfasst, wobei der Spanner (3) relativ zu dem Spannergehäuse (2) mittels eines Federelements (4) in eine translatorische Verschieberichtung (T) federvorgespannt verschieblich ist. Um den Montageprozess zu erleichtern, sieht die Erfindung vor, dass im Spannergehäuse (2) ein hülsenförmiges Bauteil (5) angeordnet ist, in das der Spanner (3) mit einem seiner axialen Endbereiche hineinreicht, wobei der axiale Endbereich des Spanners (3) in dem hülsenförmigen Bauteil (5) linear verschieblich geführt ist, wobei in den Umfang des hülsenförmigen Bauteils (5) mindestens eine Kulisse (6', 6'') eingearbeitet ist und wobei im axialen Endbereich des Spanners (3) mindestens ein Kulissenstein (7', 7'') angeordnet ist, der in der Kulisse (6', 6'') geführt ist.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Zugmittelspannvorrichtung, insbesondere eine Riemenspannvorrichtung, die ein Spannelement aufweist, das ein Spannergehäuse und einen Spanner umfasst, wobei der Spanner relativ zu dem Spannergehäuse mittels eines Federelements in eine translatorische Verschieberichtung federvorgespannt verschieblich ist.
Hintergrund der Erfindung
Ein Riemenspanner dieser Art ist beispielsweise aus der DE 601 16 888 T2 bekannt. Der Riemenspanner ist Bestandteil eines Antriebssystems, mit dem ein Nebenaggregat einer Brennkraftmaschine (beispielsweise ein Generator) von dieser angetrieben wird. Hierzu ist ein Riemen vorgesehen, der eine Abtriebswelle der Brennkraftmaschine mit der Antriebswelle des Nebenaggregats drehfest verbindet. Damit eine Leistung von der Brennkraftmaschine auf das Nebenaggregat übertragen werden kann, muss der Riemen unter hinreichen der Spannung gehalten werden. Hierfür weist die Riemenspannvorrichtung ein Spannelement auf, das eine Spannkraft in einer translatorischen Verschieberichtung erzeugen kann. Hierfür ist ein Spannergehäuse vorgesehen, in dem ein Spanner translatorisch verschoben werden kann, wobei der Spanner von einer Schraubenfeder unter Spannung gehalten wird.
Die Spannvorrichtung ermöglicht also im Betriebszustand eine stets ausreichende Vorspannung des Zugmittels, insbesondere des Riemens. Sie dient ferner zum Ausgleich von Durchmesser- und Positionstoleranzen der einzelnen Rollen, die im Riemengetriebezug angeordnet sind. Auch wird eine Längentoleranz des Riemens selber ausgeglichen. Im Falle von Riemenverschleiß wird gleichermaßen ein Ausgleich vorgenommen. Ferner kann auch auf Veränderungen der wirksamen Länge des Riemens mittels der Spannvorrichtung reagiert werden, die sich aufgrund von Temperaturveränderungen oder infolge des dynamischen Verhaltens der Brennkraftmaschine ergeben.
Die Montage der Spannvorrichtung ist mitunter nicht ganz einfach. Die Spannvorrichtung wird häufig in einer Montageposition zur Montage angeliefert, wozu der Spanner relativ zum Spannergehäuse in einer Montageposition mittels eines Sicherungsstifts fixiert ist. Nach der Montage der Spannvorrichtung wird der Sicherungsstift abgezogen, so dass die Spannvorrichtung ihre Spannkraft entwickelt.
Der Aufwand bei der Montage ist immer noch beachtlich, so dass angestrebt wird, hier weitere Verbesserungen zu erreichen.
Aufgabe der Erfindung
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Zugmittelspannvorrichtung, insbesondere eine Riemenspannvorrichtung, der eingangs genannten Art so fortzubilden, dass eine weitere Vereinfachung der Montage möglich ist. Die Spannvorrichtung soll dabei zur Montage in einer Montagepo sition angeliefert werden, in der die Vorrichtung einfach eingebaut und anschließend in die Betriebsposition gebracht werden kann.
Zusammenfassung der Erfindung
Die Lösung dieser Aufgabe durch die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass im Spannergehäuse der Spannvorrichtung ein hülsenförmiges Bauteil angeordnet ist, in das der Spanner mit einem seiner axialen Endbereiche hineinreicht, wobei der axiale Endbereich des Spanners in dem hülsenförmigen Bauteil linear verschieblich geführt ist, wobei in den Umfang des hülsenförmigen Bauteils mindestens eine Kulisse eingearbeitet ist und wobei im axialen Endbereich des Spanners mindestens ein Kulissenstein angeordnet ist, der in der Kulisse geführt ist.
Das hülsenförmige Bauteil ist dabei bevorzugt relativ zum Spannergehäuse drehbar angeordnet.
Die Kulisse kann über einen definierten Umfangswinkel des hülsenförmigen Bauteils zu jeder Drehstellung des hülsenförmigen Bauteils eine veränderliche relative axiale Position des Spanners vorgeben. Sie kann insbesondere über den definierten Umfangswinkel des hülsenförmigen Bauteils zwei stetig – in Richtung der Achse des Bauteils betrachtet – axial abfallende Verläufe aufweisen. Diese stetig axial abfallenden Verläufe sind dabei vorzugsweise linear ausgebildet. Einer der stetig axial abfallenden Verläufe kann gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung einen Winkel zwischen 30° und 60° zur Achse des hülsenförmigen Bauteils aufweisen. Der andere stetig axial abfallende Verlauf kann einen Winkel zwischen 45° und 75° zur Achse des hülsenförmigen Bauteils aufweisen. Vorteilhafter Weise sind die stetig axial abfallenden Verläufe von einer Rastposition unterbrochen; diese kann hakenförmig ausgebildet sein, so dass der Kulissenstein hier einen Zwischenauflagepunkt hat.
In einer definierten Umfangsposition des hülsenförmigen Bauteils kann die Kulisse eine translatorische Relativbewegung des Spanners zum hülsenförmigen Bauteil erlauben; in dieser Position hat das Spannelement dann ihre eigentliche Arbeitsstellung.
Die Begrenzungswände der Kulisse können senkrecht zur Achse des hülsenförmigen Bauteils verlaufen.
Vorzugsweise sind zwei sich diametral gegenüberliegende Kulissen in das hülsenförmige Bauteil eingearbeitet, in die zwei korrespondierende Kulissensteine des Spanners eingreifen.
Der mindestens eine Kulissenstein ist vorzugsweise als Laufscheibe ausgebildet, die am Spanner drehbar gelagert ist. Die Laufscheibe kann zwei zylindrische Abschnitte mit unterschiedlichem Durchmesser aufweisen. Die Achse der Laufscheibe steht bevorzugt senkrecht zur translatorischen Richtung.
Das hülsenförmige Bauteil kann in einem axialen Endbereich einen Griffbereich zum Drehen des Bauteils relativ zum Spannergehäuse aufweisen. Dieser Griffbereich kann eine Rändelung oder Verzahnung aufweisen. Ferner kann das hülsenförmige Bauteil in einem axialen Endbereich eine flanschartige Verbreiterung haben, die gegen einen Bund am Spannergehäuse axial anliegt. Schließlich kann vorgesehen sein, dass das hülsenförmige Bauteil mit Befestigungsmitteln gegen eine axiale Verschiebung relativ zum Spannergehäuse gesichert ist. Bei diesen Befestigungsmitteln handelt es sich bevorzugt um eine Anzahl radialer Vorsprünge (Nasen), die einen Abschnitt des Spannergehäuses hintergreifen.
Die erfindungsgemäße Ausgestaltung ermöglich es, dass bei einer Bewegung des Spanners in die translatorische Verschieberichtung infolge der Kulisse das hülsenförmige Bauteil gedreht wird, so dass die einzelnen Montagestufen angefahren werden können. Die Kulisse ist dabei so gestaltet, dass automatisch immer nur die nächste Stufe angefahren wird. Ein Anfahren einer vorhergehenden Stufe ist nur durch Zurückdrehen des hülsenförmigen Bauteils möglich.
Ein Herausrutschen des hülsenförmigen Bauteils wird dabei durch die genannten Vorsprünge verhindert, die bevorzugt als Haltenasen ausgebildet sind.
Die Vorspannung des Spannelements kann durch Zurückdrehen des hülsenförmigen Bauteils mit der genannten Rändelung erzeugt werden.
Um eine Geräuschentwicklung während des Einsatzes der Vorspannmechanik zu verhindern, sind die genannten Laufscheiben – die als Kulissenstein fungieren – auf einen Stift bzw. auf eine Achse im Spanner aufgebracht. Hierdurch wird Gleitreibung zwischen Kulisse und Kulissenstein verhindern, es kommt zu einem Abrollen des Kulissensteins in der Kulisse.
Als zusätzliche Versteifung kann das hülsenförmige Bauteil mit einem oberen Rand versehen sein, gegen den sich der Spanner anlegen kann. Das hülsenförmige Bauteil ist nach unten offen, um die Montage des Spanners zu erleichtern.
Kurze Beschreibung der Figuren
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigen:
1 ein Spannelement einer Riemenspannvorrichtung in perspektivischer, geschnittener Darstellung,
2 das Spannelement der Riemenspannvorrichtung im Radialschnitt,
3 ein hülsenförmiges Bauteil des Spannelements in perspektivischer Darstellung,
4 das hülsenförmige Bauteil gemäß 3 (geringfügig modifiziert), aus einer anderen Blickrichtung betrachtet,
5 das hülsenförmige Bauteil gemäß 3 im Radialschnitt,
6 einen Spanner des Spannelements in perspektivischer Darstellung und
7 eine Laufscheibe des Spanners in perspektivischer Darstellung.
Ausführliche Beschreibung der Figuren
In den 1 und 2 ist ein Spannelement 1 einer Zugmittelspannvorrichtung, insbesondere einer Riemenspannvorrichtung, dargestellt. Das Spannelement 1 weist ein Spannergehäuse 2 auf, in dem ein Spanner 3 nach Art eines Kolben-Zylinder-Systems geführt ist. Um die gewünschte Vorspannung auf ein nicht dargestelltes Zugmittel (Riemen) aufzubringen, ist ein als Schraubenfeder ausgebildetes Federelement 4 vorgesehen.
Im unteren axialen Endbereich des Spannergehäuses 2 ist ein hülsenförmiges Bauteil 5 angeordnet. Das Bauteil 5 ist dabei relativ zum Spannergehäuse 2 axial festgelegt, jedoch um eine Achse 10 drehbar gelagert. Die axiale Festlegung des hülsenförmigen Bauteils 5 am Spannergehäuse 2 ergibt sich aus einer flanschartigen Verbreiterung 17 des Bauteils 5 am unteren axialen Ende, die mit einem Bund 18 am Spannergehäuse 2 zusammenwirkt, d. h. an diesem axial anliegt. Um das hülsenförmige Bauteil 5 in die andere axiale Richtung am Spannergehäuse 2 festzulegen, sind Befestigungsmittel 19 in Form nasenartiger Vorsprünge vorgesehen, die nach Einschieben des hülsenförmigen Bauteils 5 in das Spannergehäuse 2 den Bund 18 mit Hinterschnitt umgreifen.
Das untere axiale Ende des Spanners 3 ist im Inneren des hülsenförmigen Bauteils 5 wie ein Kolben in einem Zylinder festgelegt, so dass der Spanner 3 sich in eine translatorische Richtung T relativ zum hülsenförmigen Bauteil 5 und damit zum Spannergehäuse 2 bewegen kann.
Die freie Relativbewegung in translatorische Richtung T ist jedoch teilweise durch eine Kulissenanordnung verhindert, wie sich aus nachfolgender Ausgestaltung ergibt:
In das hülsenförmige Bauteil 5 sind – wie es am besten aus den 3, 4 und 5 zu erkennen ist – Kulissen 6' und 6'' eingearbeitet. Die Kulissen 6', 6'' erstrecken sich in dem hohlzylindrischen Wandbereich des hülsenförmigen Bauteils 5. Ihre Wandungen verlaufen senkrecht zur Achse 10 des Bauteils 5. Dabei sind zwei Kulissen 6', 6'' diametral am Umfang des Bauteils 5 gegenüberliegend angeordnet.
Wie es aus den 2 sowie 6 und 7 hervorgeht, greifen in die Kulissen 6', 6'' korrespondierende Kulissensteine 7', 7'' ein, die am Spanner 3 angeordnet sind. Dabei handelt es sich – wie es aus den 6 und 7 hervorgeht (2 zeigt eine hierzu alternative Lösung) – um Laufscheiben 12, die zwei zylindrische Abschnitte 13 und 14 unterschiedlichen Durchmessers aufweisen und die um eine zur Achse 10 des hülsenförmigen Bauteils 5 sehrechte Achse 15 drehbar am Spanner 3 gelagert sind. Folglich kann eine reibungsarme Rollbewegung der Kulissensteine 7', 7'' in den Kulissen 6', 6'' stattfinden. Die Achse 15 kann als Stift verwirklicht werden, der durch den Grundkörper des Spanners 3 gesteckt ist (s. 2).
Es existiert dabei eine Umfangsposition B (s. 3) in der sich die Kulisse 6', 6'' in Richtung der translatorischen Richtung T erstreckt und die freie Bewegung des Spanners 3 relativ zum hülsenförmigen Bauteil 5 und zum Spannergehäuse 2 erlaubt. Es handelt sich dabei um die Betriebsposition des Spannelements 1.
Daneben hat die Kulisse 6', 6'' den am besten in 3 zu erkennenden Verlauf, der sich über einen Umfangswinkel α des hülsenförmigen Bauteils 5 er streckt. Wie in 3 zu sehen ist, besteht der Verlauf der Kulisse 6', 6'' aus einem ersten axial abfallenden Verlauf 8 und einem zweiten axial abfallenden Verlauf 9. Der Winkel des ersten axial abfallenden Verlaufs 8 zur Achse 10 ist dabei geringer als im Falle des zweiten axial abfallenden Verlaufs 9. Zwischen den beiden Verläufen 8 und 9 ist eine Rastposition 11 vorhanden.
Demgemäß ist es möglich, bei der Montage des Spannelements 1 bzw. der gesamten Riemenspannvorrichtung durch Vorgabe einer relativen Drehstellung zwischen hülsenförmigem Bauteil 5 und Spanner 3 korrespondierende relative Axialpositionen in translatorische Richtung T vorzugeben, so dass der Montagevorgang erleichtert ist, da das Federelement 4 insoweit keine Wirkung entfaltet.
Nach erfolgter Montage des Spannelements 1 kann das hülsenförmige Bauteil 5 mittels des Griffbereichs 16 in Form einer Rändelung (oder Verzahnung) in die Betriebsposition B zurückgedreht werden, so dass das Spannelement betriebsbereit ist.
Wie in 5 gesehen werden kann, ist als zusätzliche Versteifung des hülsenförmigen Bauteils 5 dieses mit einem oberen Rand 20 versehen, gegen den sich das untere axiale Ende des Spanners 3 anlegen kann, um am Herausrutschen aus dem hülsenförmigen Bauteil 5 gehindert zu werden.
Das hülsenförmige Bauteil 5 kann als Guss-, Blechbiege- oder Tiefziehteil ausgebildet sein. Der Spanner 3 kann als Guss-, Biege- oder Fräs- bzw. Drehteil gefertigt sein. Auch ist natürlich eine Kombination aus mehreren verschieden hergestellten Teilen möglich.

1: Spannelement
2: Spannergehäuse
3: Spanner
4: Federelement
5: hülsenförmiges Bauteil
6': Kulisse
6'': Kulisse
7': Kulissenstein
7'': Kulissenstein
8: axial abfallender Verlauf
9: axial abfallender Verlauf
10: Achse des hülsenförmigen Bauteils
11: Rastposition
12: Laufscheibe
13: zylindrischer Abschnitt
14: zylindrischer Abschnitt
15: Achse
16: Griffbereich (Rändelung)
17: flanschartige Verbreiterung
18: Bund
19: Befestigungsmittel (Nase)
20: Rand
T: translatorische Verschieberichtung
B: Umfangsposition (Betriebsposition) Umfangswinkel

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 60116888 T2 [0002]

Claims

Zugmittelspannvorrichtung, insbesondere Riemenspannvorrichtung, die ein Spannelement (1) aufweist, das ein Spannergehäuse (2) und einen Spanner (3) umfasst, wobei der Spanner (3) relativ zu dem Spannergehäuse (2) mittels eines Federelements (4) in eine translatorische Verschieberichtung (T) federvorgespannt verschieblich ist, dadurch gekennzeichnet, dass im Spannergehäuse (2) ein hülsenförmiges Bauteil (5) angeordnet ist, in das der Spanner (3) mit einem seiner axialen Endbereiche hineinreicht, wobei der axiale Endbereich des Spanners (3) in dem hülsenförmigen Bauteil (5) linear verschieblich geführt ist, wobei in den Umfang des hülsenförmigen Bauteils (5) mindestens eine Kulisse (6', 6'') eingearbeitet ist und wobei im axialen Endbereich des Spanners (3) mindestens ein Kulissenstein (7', 7'') angeordnet ist, der in der Kulisse (6', 6'') geführt ist.
Zugmittelspannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das hülsenförmige Bauteil (5) relativ zum Spannergehäuse (2) drehbar angeordnet ist.
Zugmittelspannvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kulisse (6', 6'') über einen definierten Umfangswinkel (α) des hülsenförmigen Bauteils (5) zu jeder Drehstellung des hülsenförmigen Bauteils (5) eine veränderliche relative axiale Position des Spanners (3) vorgibt.
Zugmittelspannvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kulisse (6', 6'') über den definierten Umfangswinkel (α) des hülsenförmigen Bauteils (5) zwei stetig axial abfallende Verläufe (8, 9) aufweist.
Zugmittelspannvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die stetig axial abfallenden Verläufe (8, 9) linear ausgebildet sind.
Zugmittelspannvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein stetig axial abfallender Verlauf (8) einen Winkel zwischen 30° und 60° zur Achse (10) des hülsenförmigen Bauteils (5) aufweist.
Zugmittelspannvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein stetig axial abfallender Verlauf (9) einen Winkel zwischen 45° und 75° zur Achse (10) des hülsenförmigen Bauteils (5) aufweist.
Zugmittelspannvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die stetig axial abfallenden Verläufe (8, 9) von einer Rastposition (11) unterbrochen sind.
Zugmittelspannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in einer definierten Umfangsposition (B) des hülsenförmigen Bauteils (5) die Kulisse (6', 6'') eine translatorische Relativbewegung (T) des Spanners (3) zum hülsenförmigen Bauteil (5) erlaubt.
Zugmittelspannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Begrenzungswände der Kulisse (6', 6'') senkrecht zur Achse (10) des hülsenförmigen Bauteils (5) verlaufen.
Zugmittelspannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwei sich diametral gegenüberliegende Kulissen (6', 6'') in das hülsenförmige Bauteil (5) eingearbeitet sind, in die zwei korrespondierende Kulissensteine (7', 7'') des Spanners (3) eingreifen.
Zugmittelspannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Kulissenstein (7', 7'') als Laufscheibe (12) ausgebildet ist, die am Spanner (3) drehbar gelagert ist.
Zugmittelspannvorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Laufscheibe (12) zwei zylindrische Abschnitte (13, 14) mit unterschiedlichem Durchmesser aufweist.
Zugmittelspannvorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Achse (15) der Laufscheibe (12) senkrecht zur translatorischen Richtung (T) verläuft.
Zugmittelspannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das hülsenförmige Bauteil (5) in einem axialen Endbereich einen Griffbereich (16) zum Drehen des Bauteils (5) relativ zum Spannergehäuse (2) aufweist.
Zugmittelspannvorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Griffbereich (16) eine Rändelung oder Verzahnung aufweist.
Zugmittelspannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das hülsenförmige Bauteil (5) in einem axialen Endbereich eine flanschartige Verbreiterung (17) aufweist, die gegen einen Bund (18) am Spannergehäuse (2) axial anliegt.
Zugmittelspannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das hülsenförmige Bauteil (5) mit Befestigungsmitteln (19) gegen eine axiale Verschiebung relativ zum Spannergehäuse (2) gesichert ist.
Zugmittelspannvorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungsmittel (19) als radialer Vorsprung ausgebildet sind, die einen Abschnitt des Spannergehäuses (2) hintergreifen.