DE102012223576A1

DE102012223576A1 - Mechanischer Drehfederspanner

Info

Publication number: DE102012223576A1
Application number: DE201210223576
Authority: DE
Inventors: Alexander Weidner; Waldemar Lysikov; Bernd Hartmann
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2012-12-18
Filing date: 2012-12-18
Publication date: 2014-06-18

Abstract

Spanner (1) für einen Zugmitteltrieb einer Brennkraftmaschine, mit einem Basisteil (2), welches mittels eines Lagerzapfens (8) an einer Motorfläche befestigbar ist, einem darauf verdrehbar gelagerten Spannteil (3), einem zwischen dem Basisteil (2) und dem Spannteil (3) kraftbeaufschlagend angeordnete Schraubenfeder (4) und einem Reibelement (5), das die Schraubenfeder (4) kreisbogenförmig umgreift und gegen die Außenmantelfläche (7) des Basisteils (2) oder der Innenmantelfläche (7’) des Spannteils (3) anläuft, um die Verdrehbewegung des Spannteils (3) zu dämpfen, wobei der Spannteil (3) als Hebel ausgebildet ist, welcher an seinem distalen Ende einen drehfesten Kontaktkörper (16) aufweist, welcher dazu ausgebildet ist, um an einer Spannschiene eines Kettentriebes druckbeaufschlagend zur Anlage zu kommen.

Description

Gebiet der Erfindung
Zugmitteltriebe werden in Brennkraftmaschinen dazu verwendet, bestimmte Aggregate, wie z.B. Wasserpumpe, Klimakompressor, Generatoren und dergleichen, anzutreiben. Das Zugmittel umschlingt zum Antrieb der Aggregate die Kurbelwelle und die Antriebswellen der Aggregate. Aufgrund der Betriebsbedingenten Drehungleichförmigkeiten der Kurbelwelle unterliegt der Zugmitteltrieb dynamischen Effekten, wie z.B. Schwingungen, welche zu einer Verminderung der Lebensdauer des Zugmittels führen können. Um diesen Nachteile der dynamischen Effekte zu vermeiden, werden die Zugmitteltriebe mit Spanneinrichtungen versehen, welche unter Ausübung einer Vorspannung an dem Zugmittel zur Anlage kommt und dadurch die Schwingungen des Zugmittels dämpfen und die Spannung in dem Zugmittel möglichst konstant halten. Die vorliegende Erfindung betrifft eine solche Spanneinrichtung für einen Zugmitteltrieb einer Brennkraftmaschine, mit einem Basisteil, welches mittels eines Lagerzapfens an einer Motorfläche befestigbar ist und einem darauf verdrehbar gelagerten Spannteil. Zwischen dem Basisteil und dem Spannteil sind eine kraftbeaufschlagende Schraubenfeder und ein Reibelement angeordnet. Das Reibelement umgreift die Schraubenfeder kreisbogenförmig, wobei dessen Außenmantelfläche gegen eine Innenmantelfläche des Basisteils oder des Spannteils anläuft, um die Verdrehbewegung des Spannteils zu dämpfen.
Hintergrund der Erfindung
Ein mechanischer Spanner für einen Zugmitteltrieb gemäß der vorgenannten Gattung ist aus der Druckschrift DE 10 2010 022 886 bekannt. In dieser Schrift weist der drehbar gelagerte mechanische Spanner wie im Stand der Technik üblich eine am Spannteil montierte drehbare Spannrolle. Die Spannrolle liegt direkt an dem zu spannenden Zugmittel an. Die Schraubenfeder wirkt beim verschwenken des Spannteils gegenüber des Basisteils als Torsionsfeder. Die erforderliche Spannkraft wird somit auf das Spannteil, dann die Spannrolle und schließlich auf das Zugmittel ausgeübt.
Aufgabe der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen kostengünstig und zuverlässig funktionierenden mechanischen Spanner für einen Kettentrieb bereitzustellen, der zugleich spannend als auch dämpfend wirkt.
Zusammenfassung der Erfindung
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Spannteil als Hebel ausgebildet ist, welcher an seinem distalen Ende einen drehfesten Kontaktkörper aufweist, welcher dazu ausgebildet ist, um an einer Spannschiene eines Kettentriebes druckbeaufschlagend zur Anlage zu kommen.
Der besondere Vorteil dabei ist, dass ein an sich bewährtes Spann- und Dämpfungssystem herangezogen wird und es erfindungsgemäß weiterentwickelt wird, damit es für einen anderen Anwendungsfall, nämlich zum Einsatz in einem Kettentrieb, zur Anwendung kommen kann.
In Konkretisierung der Erfindung ist es vorgeschlagen, dass das Basisteil des Spanners einen zylindrischen Lagerzapfen aufweist der in einen hohlen Drehzapfen des Spannteils hineinragt und dass zwischen Lagerzapfen und Drehzapfen eine Gleitbuchse angeordnet ist. In einer besonderen Weiterbildung der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Gleitbuchse und der hohle Drehzapfen konisch ausgeführt sind und die Gleitbuchse drehfest am Drehzapfen befestigt ist. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, das die innere durch Reibung erzeugte Dämpfung, nicht wie bei einer zylindrischen Buchse radial und axial getrennt erzeugt wird, sondern einheitlich zwischen der konischen Gleitbuchse und dem Drehzapfen. Die Höhe der dämpfend wirkenden Reibkraft kann durch einen entsprechend angepaßten Winkel variiert werden. Der Winkel α, welcher zwischen einer Mittelachse M der Gleitbuchse und einer Außenumfangsfläche der Gleitbuchse eingeschlossen wird, liegt vorzugsweise zwischen 10 bis 45 Grad.
Nach einer Weiteren bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist es vorgeschlagen, dass die Außenfläche der Gleitbuchse eine Struktur aufweist, welche reibungserhöhend wirkt und somit die Dämpfung verstärkt.
Sowohl der Federdurchmesser als auch der Drahtdurchmesser der Schraubenfeder sorgen bei optimaler Abstimmung für eine gewünschte gleichmäßige Spannkraft.
Bei einer Kombination der zuvor genannten Parameter: konische Gleitbuchse, Struktur auf der Außenfläche der Gleitbuchse und optimaler Abstimmung des Federdurchmessers zum Drahtdurchmesser kann, wenn ein geringes Dämpfmoment benötigt wird, auf das Reibelement verzichtet werden. Eine Bauteilreduzierung hat eine Kostenreduktion zur Folge.
Nach einer Weiteren bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist es vorgeschlagen, dass das Basisteil und das Spannteil zueinander korrespondierende Bohrungen aufweisen, die zur Aufnahme eines Pins vorgesehen sind, um mittels des Pins, das gegenüber dem Basisteil vorgespannte Spannteil in einer Montageposition zu sichern.
Nach einer Weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass der Kontaktkörper und der als Hebel ausgebildete Spannteil einteilig ausgeführt sind. Dies hat den Vorteil, dass ein einteilig hergestelltes Bauteil kostengünstig produziert werden kann, z.B. durch ein kostengünstiges Gießoder Ziehverfahren und dem Wegfall zusätzlicher Montageschritte.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt, die nachfolgend detailliert beschrieben sind, wobei sich die Erfindung nicht auf diese Ausführungsbeispiele beschränkt.
Es zeigen:
1 einen erfindungsgemäßen Spanner in perspektivischer Darstellung,
2 ein erstes Ausführungsbeispiel des Spanners in einer Schnittdarstellung,
3 ein erstes Ausführungsbeispiel einer Gleitbuchse,
4 ein Reibelement in perspektivischer Darstellung,
5 ein zweites Ausführungsbeispiel des Spanners in einer Schnittdarstellung und
6 ein zweites Ausführungsbeispiel einer Gleitbuchse.
Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt einen erfindungsgemäßen Spanner 1 mit einem Basisteil 2 welches zum Verschrauben an eine Motorfläche vorgesehen ist und einem schwenkbar darauf gelagerten Spannteil 3, welches als ein Hebel ausgebildet ist, welcher an seinem distalen Ende einen Kontaktkörper 16 ausbildet, welcher zur Anlage an einer Spannschiene 11 eines Kettentriebes vorgesehen ist und diese mit Druck beaufschlagt, um indirekt die auf der Spannschiene 11 verlaufende Kette zu spannen.
2 zeigt einen Spanner 1 im Vollschnitt, mit einem Basisteil 2, welches mittels eines Bolzens 8 an einer Motorfläche befestigbar ist, einem darauf verdrehbar gelagerten Spannteil 3, einem zwischen dem Basisteil 2 und dem Spannteil 3 kraftbeaufschlagend angeordnete Schraubenfeder 4 und einem Reibelement 5, das die Schraubenfeder 4 kreisbogenförmig umgreift. Das Reibelement 5 läuft gegen eine Außenmantelfläche 7’ des Basisteils 2 oder der Innenmantelfläche 7 des Spannteils 3 an, um somit die Verdrehbewegung des Spannteils 3 zu dämpfen. Das in 4 dargestellte Reibelement 5 kann zur Verstärkung der Reibung aus einem Reibbelag bestehen oder an seiner Innenfläche 13 eine aufrauende Struktur aufweisen. Der Spannteil 3 ist als Hebel ausgebildet, welcher an seinem distalen Ende einen drehfesten Kontaktkörper 16 ausbildet. Erfindungsgemäß sind das Spannteil 3 und der Kontaktköper 16 einteilig ausgeführt. Der Kontaktkörper 16 ist dazu vorgesehen mit einer Spannschiene 11 in Anlage zu kommen und diese mit Druck, die aus der Vorspannkraft der Schraubenfeder 4 resultiert, zu beaufschlagen. Die im Kettentrieb aufkommenden Schwingungen sollen mittels dieses Spanners 1 gedämpft werden. Der Spanner 1 weist zu dem am Basisteil 2 einen zylindrischen Lagerzapfen 9 auf, der in einen hohlen Drehzapfen 10 des Spannteils 3 hineinragt. Damit sich das Spannteil 3 um den Lagerzapfen 9 des Basisteils 2 drehen kann, ist zwischen Lagerzapfen 9 und Drehzapfen 10 eine Gleitbuchse 12 angeordnet. Dabei kann die Gleitbuchse, wie im ersten Ausführungsbeispiel in 2 und 3 dargestellt, zylindrisch ausgeführt sein und an ihrem einen Ende einen radial nach außen gerichteten Flansch aufweisen. Damit sich das Spannteil 3 um das Basisteil 2 drehen kann, ist die Gleitbuchse 12 mit ihrer Außenfläche drehfest mit dem Drehzapfen 9 des Spannteils 3 verbunden. Die Schraubenfeder 4 stützt sich beim Öffnen am Reibelement 5 ab. Dadurch wiederum wird das in einer Nut (hier nicht dargestellt) des Basisteils 2 geführte Reibelement 5 radial gegen die Innenmantelfläche 7 des Spannteils 3 gedrückt. Zudem wirken zwischen dem Bolzen 8 und dem am Bolzen 8 anliegenden Flansch der Gleitbuchse 12 Axialkräfte, die zusammen mit den zwischen des Lagerzapfens 9 und der Gleitbuchse 12 wirkenden Radialkräften eine innere Reib-Dämpfung RD erzeugen. Über die Reib-Dämpfung RD, welche zwischen Lagerzapfen 9, Gleitbuchse 12 und verstemmten Bolzen 8 entsteht sowie über die Reib-Dämpfung RD, die zwischen Schraubenfeder 4, Reibelement 5 und Spannteil 3 entsteht wird eine Dämpfung im Kettentrieb ermöglicht, die ohne jegliche Hydraulik und entsprechende Ventile auskommt. Zu dem kann die Dämpfkraft eingestellt werden, z.B. durch die Wahl der Schraubenfeder 4 und/ oder durch die Wahl des Reibelementes 5. Damit das Spannteil 3 gegen das Basisteil 2 vor der Montage unter Vorspannung gehalten werden kann, weisen das Basisteil 2 und das Spannteil 3 zueinander korrespondierende Bohrungen 14, 14’ auf, die zur Aufnahme eines Pins 15 vorgesehen sind, um mittels des Pins 15, das gegenüber dem Basisteil 2 vorgespannte Spannteil 3 in einer Montageposition zu sichern.
Die 5 und 6 zeigen eine zweite mögliche Ausführungsform des erfindungsgemäßen Spanners 1. Dabei unterscheidet sich der Aufbau des Spanners 1 in 5 zu dem in 2 nur in der Wirkungsweise und Ausgestaltung der Gleitbuchse 12. In dieser Ausführungsform sind die Gleitbuchse 12 und der hohle Drehzapfen 10 konisch ausgeführt und die Gleitbuchse ist 12 drehfest am Drehzapfen 10 befestigt. Dadurch teilt sich die Spannkraft nicht mehr in axialer und radialer Richtung auf sondern wirkt entlang der Außenfläche 13’ der Gleitbuchse 12. Die Reib-Dämpfung RD stellt sich zwischen der Außenfläche 13’ und dem Drehzapfen 10 ein. Zwischen einer Mittelachse M der Gleitbuchse 12 und der Außenumfangsfläche 13’ der Gleitbuchse 12 ist ein Winkel α eingeschlossen der zwischen 10 bis 40 Grad beträgt. Durch die Anpassung des Winkels α kann die Reib-Dämpfung RD entsprechend angepasst werden. Zusätzlich zur Einstellung des Winkels α kann die Außenfläche 13’ der Gleitbuchse 12 eine Struktur aufweisen. Durch die zuvor genannten Reibungssteigernden und somit Dämpfungserhöhenden Maßnahmen mittels Anpassung der Gleitbuchse 12 kann gegebenenfalls das Reibelement 5 entfallen, wenn die benötigten Dämpfmomente gering sind.
Bezugszeichenliste

1: Spanner
2: Basisteil
3: Spannteil
4: Schraubenfeder
5: Reibelement
7’: Außenmantelfläche
7: Innenmantelfläche
8: Bolzen
9: Lagerzapfen
10: Drehzapfen
12: Gleitbuchse
13: Innenfläche
13’: Außenumfangsfläche
14, 14’: Bohrung
15: Pin
16: Kontaktkörper
M: Mittelachse
RD: Reib-Dämpfung

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 102010022886 [0002]

Claims

Spanner (1) für einen Zugmitteltrieb einer Brennkraftmaschine, mit einem Basisteil (2), welches mittels eines Lagerzapfens (8) an einer Motorfläche befestigbar ist, einem darauf verdrehbar gelagerten Spannteil (3), einem zwischen dem Basisteil (2) und dem Spannteil (3) kraftbeaufschlagend angeordnete Schraubenfeder (4) und einem Reibelement (5), das die Schraubenfeder (4) kreisbogenförmig umgreift und gegen die Außenmantelfläche (7) des Basisteils (2) oder der Innenmantelfläche (7’) des Spannteils (3) anläuft, um die Verdrehbewegung des Spannteils (3) zu dämpfen, dadurch gekennzeichnet, dass der Spannteil (3) als Hebel ausgebildet ist, welcher an seinem distalen Ende einen drehfesten Kontaktkörper (16) aufweist, welcher dazu ausgebildet ist, um an einer Spannschiene eines Kettentriebes druckbeaufschlagend zur Anlage zu kommen.
Spanner (1) nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass das Basisteil (2) einen zylindrischen Lagerzapfen (9) aufweist der in einen hohlen Drehzapfen (10) des Spannteils (2) hineinragt und das zwischen Lagerzapfen (9) und Drehzapfen (10) eine Gleitbuchse (12) angeordnet ist.
Spanner (1) nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitbuchse (12) und der hohle Drehzapfen (10) konisch ausgeführt sind und die Gleitbuchse (12) drehfest am Drehzapfen (10) befestigt ist.
Spanner (1) nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, dass zwischen einer Mittelachse M der Gleitbuchse (12) und einer Außenumfangsfläche (13’) der Gleitbuchse (12) ein Winkel α eingeschlossen wird, der zwischen 10 bis 40 Grad liegt.
Spanner (1) nach Anspruch 3 dadurch gekennzeichnet, dass die Außenfläche (13’) der Gleitbuchse (12) eine Struktur aufweist.
Spanner (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontaktkörper (16) und der als Hebel ausgebildete Spannteil (3) einteilig ausgeführt sind.
Spanner (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Basisteil (2) und das Spannteil (3) zueinander korrespondierende Bohrungen (14, 14’) aufweisen, die zur Aufnahme eines Pins (15) vorgesehen sind, um mittels des Pins (15), das gegenüber dem Basisteil (2) vorgespannte Spannteil (3) in einer Montageposition zu sichern.