DE102008028458A1

DE102008028458A1 - Spannvorrichtung zum Spannen eines Zugmittels in einem Zugmitteltrieb eines Kraftfahrzeugs

Info

Publication number: DE102008028458A1
Application number: DE200810028458
Authority: DE
Inventors: Roland Arneth; Niels FLÄMIG; Bernd Hartmann
Original assignee: Schaeffler KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2008-06-14
Filing date: 2008-06-14
Publication date: 2009-12-17

Abstract

Spannvorrichtung zum Spannen eines Zugmittels in einem Zugmitteltrieb eines Kraftfahrzeugs mit einem um sein eines Ende schwenkbaren Spannhebel (1, 25), einer am entgegengesetzten Ende des Spannhebels (1) angeordneten Spannrolle (2) und einer auf den Spannhebel (1) wirkenden Biegefeder (3), wobei die Biegefeder (3) als zylindrische, koaxial zur Schwenkachse (4) des Spannhebels (1, 25) angeordnete Wickelfeder (3) ausgebildet ist, deren eines Ende (5) auf den Spannhebel (1, 25) wirkt und deren anderes Ende (6) vorspannbar in einer Federaufnahme (8) festgelegt ist.

Description

Bezeichnung der Erfindung
Spannvorrichtung zum Spannen eines Zugmittels in einem Zugmitteltrieb eines Kraftfahrzeugs
Beschreibung
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Spannvorrichtung zum Spannen eines Zugmittels in einem Zugmitteltrieb eines Kraftfahrzeugs mit einem um sein eines Ende schwenkbaren Spannhebel, einer am entgegengesetzten Ende des Spannhebels angeordneten Spannrolle und einer auf den Spannhebel wirkenden Biegefeder.
Hintergrund der Erfindung
Eine derartige Spannvorrichtung ist in der DE 10 2006 007 353 A1 beschrieben. Bei dieser Spannvorrichtung ist die Biegefeder als Doppeldrehfeder ausgebildet, von der sich ein Bügel am Spannhebel und zwei Schenkel beispielsweise an einem Motorblock eines Kraftfahrzeuges abstützen. Die Doppeldrehfeder ist in einer Ebene unterhalb des Schwenkhebels angeordnet und kann eine Dämpfung der Bewegung des Spannhebels und der daran befestigten Spannrolle durch die Reibung zwischen dem Spannhebel und dem Bügel der Doppeldrehfeder bewirken.
Mit dieser Spannvorrichtung sollen eine stets ausreichende Vorspannung des Zugmittels erreicht und ein Ausgleich von Durchmesser- und Positionstoleranzen der einzelnen Riemenscheiben, Längentoleranzen des Antriebsriemens, Verschleiß des Riemens, Temperaturunterschiede und dynamische Wirkungen des Kraftfahrzeugmotors bewirkt werden.
Durch die Reduzierung des Bauraums zur Unterbringung des Kraftfahrzeugmotors in einem Kraftfahrzeug wird auch der vorhandene Bauraum von Riemenspanneinheiten, insbesondere für den Antrieb von Drehstromlichtmaschinen, die vom Vorderende des Motors angetrieben werden, immer geringer.
Aufgabe der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Spannvorrichtung zum Spannen von Zugmitteln in Zugmitteltrieben zu schaffen, die einen geringen Bauraum in der Ebene des Zugmitteltriebes beansprucht, dabei die erforderliche Vorspannung im Zugbetrieb sicherstellt, die durch die im Zugmittelbetrieb auftretenden dynamischen Kräfte und Ungleichförmigkeiten an der Spannvorrichtung entstehenden Bewegungsamplituden wirksam dämpft und auftretende Schlupf- und Riemenschwingungen minimiert.
Zusammenfassung der Erfindung
Ausgehend von dieser Aufgabenstellung wird eine Spannvorrichtung zum Spannen eines Zugmittels in einem Zugmitteltrieb eines Kraftfahrzeugs mit einem um sein eines Ende schwenkbaren Spannhebel, einer am entgegen gesetzten Ende des Spannhebels angeordneten Spannrolle und einer auf den Spannhebel wirkenden Biegefeder vorgeschlagen, bei der erfindungsgemäß die Biegefeder als zylindrische, koaxial zur Schwenkachse des Spannhebels angeordnete Wickelfeder ausgebildet ist, deren eines Ende auf den Spannhebel wirkt und deren anderes Ende vorspannbar in einer Federaufnahme festgelegt ist.
Die Wickelfeder erzeugt ein Drehmoment auf die Schwenkachse des Spannhebels, das den Spannhebel mit der Spannrolle gegen das Zugmittel, vorzugsweise einen Vielkeilriemen, drängt und es dadurch spannt. Durch die koaxiale Anordnung der Wickelfeder zur Schwenkachse des Spannhebels und aufgrund des verhältnismäßig geringen Durchmessers der Wickelfeder lässt sich diese aus dem Inneren des Zugmitteltriebs in einen Bereich des Motorraums verlagern, der für die Wickelfeder genügend Platz bietet.
Die koaxiale Anordnung der Wickelfeder und der Schwenkachse des Spannhebels bietet des Weiteren die vorteilhafte Möglichkeit, die Spannrolle am Spannhebel mit Bezug auf die Lagerung des Spannhebels so anzuordnen, dass die Spannrolle und die Lagerung des Spannhebels in einer Ebene liegen und der Kraftangriff der Wickelfeder auf die Spannrolle durch diese Ebene verläuft.
Die Wickelfeder lässt sich hinsichtlich ihrer Abmessungen problemlos so dimensionieren, dass die erforderliche Vorspannung im Zugmitteltrieb sichergestellt wird, die von den Abmessungen und dem Material der Wickelfeder, dem Durchmesser der Wickelfeder und der Anzahl ihrer Windungen abhängig ist. Die Wickelfeder kann beispielsweise aus einem Runddraht oder einem Draht mit quadratischem Querschnitt bestehen. Vorzugsweise besteht die Wickelfeder aus einem rechteckigen Metallband, dessen Verhältnis Breite zu Dicke zwischen ca. 1,3 und ca. 5,0 beträgt. Das Verhältnis der Länge der Wickelfeder zu ihrem Durchmesser liegt vorzugsweise bei mindestens gleich Zwei.
Die Federkraft der Wickelfeder kann durch gezieltes Sperren einzelner Federwindungen progressiv gesteigert werden, wenn beispielsweise die Wickelfeder in einem Gehäuse mit von einem zum anderen Ende zunehmenden Innendurchmesser oder auf einem Dorn mit von einem zum anderen Ende abnehmenden Außendurchmesser angeordnet ist, an die sich die Wicklungen der Wickelfeder beim Schwenken des Spannhebels progressiv anlegen und da durch gegen weitere Biegung gesperrt sind. Dieser Effekt kommt dadurch zustande, dass sich der Durchmesser einer Wickelfeder bei einer Torsion vergrößert bzw. verkleinert, wobei die Federkraft linear mit der Torsion ansteigt, wenn sich alle Wicklungen unbehindert im Durchmesser vergrößern oder verkleinern können.
Eine wirkungsvolle und einstellbare Dämpfung der am Schwenkhebel entstehenden Bewegungsamplituden lässt sich erreichen, wenn die Schwenkhebellagerung als Reibungsdämpfer ausgebildet ist, beispielsweise, wenn der Spannhebel mittels eines Bolzens in einer drehfesten Halterung gelagert und die Bolzenlagerung als Reibungsdämpfer koaxial zur Wickelfeder ausgebildet ist.
Der Reibungsdämpfer lässt sich in der Weise ausbilden, dass eine Radialfläche einer Federaufnahme für die Wickelfeder durch axiale Vorspannung der Wickelfeder an eine entsprechende Radialfläche der Halterung gepresst wird, wobei sich die Reibkraft durch den Betrag der axialen Vorspannung der Wickelfeder einstellen lässt.
Eine andere Möglichkeit, den Reibungsdämpfer auszubilden, die sich auch mit der vorerwähnten Ausführungsform kombinieren lässt, kann darin bestehen, dass zwischen dem Spannhebel und der Halterung ein mit dem Spannhebel drehfest und axial mittels Federkraft verschiebbarer Reibkörper angeordnet ist, dessen Reibfläche an eine entsprechende Reibfläche der Halterung gepresst wird.
Die Reibflächen des Reibkörpers und der Halterung können doppelt konisch verlaufend ausgebildet sein, wobei die Anpresskraft des Reibkörpers an die Halterung durch eine auf den Reibkörper wirkende Wellfeder und/oder durch die axiale Vorspannung der Wickelfeder bewirkt werden kann.
An dem der Halterung abgekehrten Ende der Wickelfeder kann deren entsprechendes Ende in einer Federaufnahme angeordnet sein, die aus einem in das Federende eingreifenden hohlzylindrischen Körper mit einem das Federende axial festlegenden Flansch, einem das Federende radial festlegenden Anschlag und einem zur drehfesten Befestigung dienenden Fortsatz besteht.
Analog dazu kann die Wickelfeder im Bereich der Halterung in einer Federaufnahme aus einem in das Federende eingreifenden hohlzylindrischen Körper am Bolzen mit das Federende axial festlegendem Flansch und einem das Federende radial festlegenden Anschlag festgelegt sein. Dies gilt für eine Ausführungsform, bei der sich die Halterung unmittelbar an das Wickelfederende anschließt und somit zwischen dem Spannhebel und der Wickelfeder angeordnet ist.
Ist der Spannhebel gemäß einer zweiten Ausführungsform unmittelbar benachbart zur Wickelfeder angeordnet und befindet sich somit zwischen der Halterung und der Wickelfeder, so ist der das Federende radial festlegende Anschlag direkt am Spannhebel angeordnet.
Wenn der Spannhebel benachbart zur Wickelfeder angeordnet ist, lässt sich die Halterung etwa in der Ebene des Riementriebs anordnen, während im Fall, dass die Halterung benachbart zur Wickelfeder angeordnet ist, sich der Spannhebel entgegengesetzt außerhalb des Zugmitteltriebs befindet.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beiliegenden Zeichnung an einigen Ausführungsformen näher erläutert. Darin zeigt
1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Spannvorrichtung in perspektivischer Ansicht,
2 eine perspektivische Schnittansicht der Ausführungsvariante gemäß 1, und
3 eine perspektivische Ansicht einer zweiten Ausführungsform der Erfindung.
Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
Die in den 1 und 2 gezeigte Spannvorrichtung weist einen Spannhebel 1 mit einer daran drehbar gelagerten Spannrolle 2 auf. Eine Halterung aus einem hohlzylindrischen Körper 13 und Befestigungsflanschen 14 dienen zur Lagerung eines am Spannhebel 1 befestigten Bolzens 17, dessen aus dem flanschseitigen Ende des zylindrischen Körpers 13 der Halterung austretendes Ende aus einem zylindrischen Körper 20 mit einem radialen Flansch 18 und einem Anschlag 21 besteht. Auf dem hohlzylindrischen Körper 20 ist ein Ende 5 einer Wickelfeder 3 aufgesteckt, und dieses Ende 5 der Wickelfeder stützt sich am Anschlag 21 ab. Die Wickelfeder 3 besteht aus einer Anzahl von Windungen 7, die aus einem rechteckigen Metallband bestehen. Die Windungen der Wickelfeder 3 können auch aus einem Runddraht oder einem Draht mit quadratischem Querschnitt bestehen.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel liegt das Verhältnis der Breite des Metallbandes zur Dicke bei etwa 1,3, kann aber auch bis zu 3,0 betragen. Das Verhältnis der axialen Länge der Wickelfeder 3 zu ihrem Durchmesser sollte bei mindestens 2 liegen, beträgt beim vorliegenden Ausführungsbeispiel jedoch ca. 3,75.
Das zweite Ende 6 der Wickelfeder 3 wird durch eine Federaufnahme 8 aus einem in das Ende 6 der Wickelfeder (3) eingeschobenen hohlzylindrischen Körper 9, einem Flansch 10, einem Anschlag 11 und einem Fortsatz 12 geführt und gehalten. Die Federaufnahme 8 dient dazu, die Wickelfeder 3 in Drehrichtung der Schwenkachse 4 des Spannhebels 1 vorzuspannen, um auf den Spannhebel 1 das erforderliche Drehmoment zum Spannen des Zugmitteltriebs aufzubringen. Eine Radialfläche 15 am hohlzylindrischen Körper 13 kann in Verbindung mit einer Radialfläche 19 am Flansch 18 als Reibfläche eines Reibungsdämpfers wirken, wenn die Wickelfeder 3 mit Hilfe der Federaufnahme 8 in axialer Richtung vorgespannt wird.
Alternativ dazu kann am Spannhebel 1 ein Reibkörper 22 drehfest aber axial verschiebbar angeordnet sein, der doppelt konische Reibflächen 23 aufweist, die mit entsprechenden doppelt konischen Reibflächen 16 am hohlzylindrischen Körper 13 der Halterung zusammenwirken. In diesem Fall kann das Reibmoment durch eine zwischen dem Spannhebel 1 und dem Reibkörper 22 angeordnete Wellfeder 24 erzeugt werden.
Durch Änderung des Keilwinkels der doppelt konischen Reibflächen 16, 23 und der Druckkraft der Wellfeder 24 lässt sich das Dämpfverhalten konstruktiv einstellen. Die Dämpfung durch die axiale Vorspannung der Wickelfeder 3 lässt sich auch mit der Dämpfung durch den Reibkörper 22 kombinieren.
Während bei der Ausführungsform gemäß den 1 und 2, bei der die Befestigungsflansche 14 der Halterung benachbart zur Wickelfeder 3 angeordnet sind und sich der Spannhebel 1 seitlich von der Spannrolle 2 außerhalb der Ebene des Zugmitteltriebs befindet, ist der Spannhebel 25 der Ausführungsvariante gemäß 3 unmittelbar benachbart zur Wickelfeder 3 angeordnet, deren Ende 5 den Spannhebel 25 unmittelbar über einen daran befestigten Anschlag 26 mit einer Kraft beaufschlagt. Die Halterung für die Spannvorrichtung besteht in diesem Fall im Wesentlichen aus den Befestigungsflanschen 27, die sich über Stützkörper 28 seitlich der Ebene des Spannhebels 25 am Motorblock befestigen lassen. Die Befestigungsflansche 27 befinden sich bei diesem Ausführungsbeispiel in der Ebene des Zugmitteltriebs.

1: Spannhebel
2: Spannrolle
3: Wickelfeder
4: Schwenkachse
5: Erstes Ende der Wickelfeder
6: Zweites Ende der Wickelfeder
7: Wicklungen
8: Federaufnahme
9: Zylindrischer Körper
10: Flansch
11: Anschlag
12: Fortsatz
13: Zylindrischer Körper
14: Befestigungsflansch
15: Radialfläche
16: Doppelt konische Reibfläche
17: Bolzen
18: Flansch
19: Radialfläche
20: Zylindrischer Körper
21: Anschlag
22: Reibkörper
23: Doppelt konische Reibfläche
24: Wellfeder
25: Spannhebel
26: Anschlag
27: Befestigungsflansch
28: Stützkörper

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 102006007353 A1 [0003]

Claims

Spannvorrichtung zum Spannen eines Zugmittels in einem Zugmitteltrieb eines Kraftfahrzeugs mit einem um sein eines Ende schwenkbaren Spannhebel (1, 25), einer am entgegengesetzten Ende des Spannhebels (1) angeordneten Spannrolle (2) und einer auf den Spannhebel (1) wirkenden Biegefeder (3), dadurch gekennzeichnet, dass die Biegefeder (3) als zylindrische, koaxial zur Schwenkachse (4) des Spannhebels (1, 25) angeordnete Wickelfeder (3) ausgebildet ist, deren eines Ende (5) auf den Spannhebel (1, 25) wirkt und deren anderes Ende (6) vorspannbar in einer Federaufnahme (8) festgelegt ist.
Spannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wickelfeder (3) aus einem Runddraht besteht.
Spannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wickelfeder (3) aus einem Draht mit quadratischem Querschnitt besteht.
Spannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wickelfeder (3) aus einem rechteckigen Metallband besteht.
Spannvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verhältnis zwischen Breite zu Dicke des rechteckigen Metallbandes zwischen ca. 1,3 und ca. 5,0 beträgt.
Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis Länge zu Durchmesser der Wickelfeder (3) bei mindestens gleich Zwei liegt.
Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Wickelfeder (3) in einem Gehäuse mit einem von einem zum anderen Ende zunehmenden Innendurchmesser oder auf einem Dorn mit einem von einem zum anderen Ende abnehmenden Außendurchmesser angeordnet ist, an die sich die Wicklung (7) der Wickelfeder (3) beim Schwenken des Spannhebels (1, 25) progressiv anlegen und dadurch gegen weitere Biegung gesperrt sind.
Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Spannhebel (1, 25) mittels eines Bolzens in einer drehfesten Halterung (13, 14; 27, 28) gelagert und die Bolzenlagerung als Reibungsdämpfer (15, 19; 16, 22, 23, 24) koaxial zur Wickelfeder (3) ausgebildet ist.
Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Wickelfeder (3) mit einem Ende in der Federaufnahme (8) aus einem in das Federende (5) eingreifenden hohlzylindrischen Körper (9) mit einem das Federende (5) axial festlegenden Flansch (10), einem das Federende (5) radial festlegenden Anschlag (11) und einem zur drehfesten Befestigung dienenden Fortsatz (12) festgelegt ist.
Spannvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Wickelfeder (3) im Bereich der Halterung (13, 14) in einer Federaufnahme aus einem in das Federende (5) eingreifenden hohlzylindrischen Körper (20) am Bolzen (17) mit das Federende (5) axial festlegenden Flansch (18) und einem das Federende (5) radial festlegenden Anschlag (21) festgelegt ist.
Spannvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Wickelfeder (3) im Bereich der Halterung (27, 28) in einer Federaufnahme aus einem in das Federende (5) eingreifenden hohlzylindrischen Körper (20) am Bolzen (17) mit einem das Federende (5) axial festlegenden Flansch (18) und durch einen das Federende (5) radial festlegenden Anschlag (26) am Spannhebel (25) festgelegt ist.
Spannvorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass eine Radialfläche (19) des Flansches (18) durch axiale Vorspannung der Wickelfeder (3) an eine entsprechende Radialfläche (15) der Halterung (13) gepresst wird.
Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Spannhebel (1, 25) und der Halterung (13, 14; 27, 28) eine mit dem Spannhebel (1, 25) drehfest und axial mittels Federkraft verschiebbarer Reibkörper (22) angeordnet ist, dessen Reibfläche (23) an eine entsprechende Reibfläche (16) der Halterung (13) gepresst wird.
Spannvorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Reibflächen (16, 23) des Reibkörpers (22) und der Haltung (13) doppelt konisch verlaufend ausgebildet sind.
Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Spannhebel (25) benachbart zur Wickelfeder (3) und die Halterung (27, 28) etwa in der Ebene des Zugmitteltriebes angeordnet sind.
Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Halterung (13) benachbart zur Wickelfeder (3) und der Spannhebel (1) entgegengesetzt außerhalb der Ebene des Zugmitteltriebs angeordnet sind.