DE102013217516A1

DE102013217516A1 - Riemenspanner

Info

Publication number: DE102013217516A1
Application number: DE102013217516.7A
Authority: DE
Inventors: Alexander Weidner; Zoran Maricic
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2013-09-03
Filing date: 2013-09-03
Publication date: 2015-03-05

Abstract

Vorgeschlagen ist ein Riemenspanner (1) für einen Nebenaggregate-Riementrieb einer Brennkraftmaschine, umfassend: – ein Gehäuseteil (6), – ein Spannteil (4), das am Gehäuseteil drehbar gelagert ist, – eine einzige Spannrolle (3), die auf dem Spannteil gelagert ist und den Riemen vorspannt, – und eine Feder (9), die das Spannteil zur Erzeugung der Riemenvorspannung mit Drehmoment beaufschlagt. Dabei soll der Verdrehwinkel des Spannteils gegenüber dem Gehäuseteil durch Endanschläge begrenzt sein, wobei ein oder beide Endanschläge jeweils durch mehrere, über dem Umfang des Riemenspanners verteilt angeordnete Anschläge gebildet sind.

Description

Die Erfindung betrifft einen Riemenspanner für einen Nebenaggregate-Riementrieb einer Brennkraftmaschine. Der Riemenspanner umfasst:

– ein Gehäuseteil,
– ein Spannteil, das am Gehäuseteil drehbar gelagert ist,
– eine einzige Spannrolle, die auf dem Spannteil gelagert ist und den Riemen vorspannt,
– und eine Feder, die das Spannteil zur Erzeugung der Riemenvorspannung mit Drehmoment beaufschlagt.

Hintergrund der Erfindung
Ein derartiger Riemenspanner ist aus der US 2011/0070985 A1 und aus der DE 10 2011 053 869 A1 bekannt. Wie es auch bei der vorliegenden Erfindung bevorzugt vorgesehen ist, sind dort jeweils sowohl das Gehäuseteil als auch das Spannteil ringförmig, wobei das Gehäuseteil auf der Gehäusestirnseite eines Generators so befestigt ist, dass es die Generatorwelle umschließt und das Spannteil um die Generatorwelle und insbesondere dazu konzentrisch drehbar gelagert ist.
Aufgabe der Erfindung
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Riemenspanner der eingangs genannten Art konstruktiv zu verbessern.
Zusammenfassung der Erfindung
Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich dadurch, dass der Verdrehwinkel des Spannteils gegenüber dem Gehäuseteil durch Endanschläge begrenzt ist, wobei ein oder beide Endanschläge jeweils durch mehrere, über dem Umfang des Riemenspanners verteilt angeordnete Anschläge gebildet sind. Mit anderen Worten wird zumindest bei einem der Endanschläge die Anschlagkraft auf mehrere Kontakte aufgeteilt, wobei die jeweiligen Kontaktkräfte im wesentlichen gleich groß sind.
Die Endanschläge sind zwar im Normalbetrieb des Riemenspanners nicht aktiv, jedoch verhindert die erfindungsgemäße Konstruktion unter Extrembedingungen stoßbedingte Verformungen, die zu einer die Funktion beeinträchtigenden Beschädigung des Riemenspanners führen würden:

a.) der erste Endanschlag, der den Verdrehwinkel des Spannteils bei sich entspannender Feder begrenzt, ist durch mehrere Anschläge gebildet. Wenn der Riemen reißt, treibt die gespannte Feder das Spannteil unkontrolliert in diesen ersten Endanschlag. Die dabei auftretende Stoßbelastung wird dann im wesentlichen gleichmäßig auf die mehreren Anschläge verteilt;

b.) der zweite Endanschlag, der den Verdrehwinkel des Spannteils bei sich spannender Feder begrenzt, ist durch mehrere Anschläge gebildet. Wenn die betriebliche Dynamik des Riementriebs ausreichend groß ist, treibt die Spannrolle das Spannteil entgegen der Kraft der sich weiter spannenden Feder unkontrolliert in diesen zweiten Endanschlag. Die dabei auftretende Stoßbelastung wird dann im wesentlichen gleichmäßig auf die mehreren Anschläge verteilt.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus den Zeichnungen, in denen ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Riemenspanners dargestellt ist. Es zeigen:
1 den Riemenspanner in perspektivischer Draufsicht;
2 den Riemenspanner in Rückansicht;
3 das Gehäuseteil des Riemenspanners in perspektivischer Rückansicht;
4 das Spannteil mit montierter Spannrolle in perspektivischer Rückansicht;
5 die Feder des Riemenspanners in perspektivischer Ansicht;
6 den Lagerring des Riemenspanners in perspektivischer Ansicht;
7 die Rückansicht des Gehäuseteils mit Spannteil im ersten Endanschlag;
8 die Rückansicht des Gehäuseteils mit Spannteil im zweiten Endanschlag.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
Die 1 und 2 zeigen die Vorder- und Rückansicht eines erfindungsgemäßen Riemenspanners 1 für einen Nebenaggregate-Riementrieb einer Brennkraftmaschine. Der Riemenspanner wird auf der riemenseitigen Gehäusestirnseite eines hier nicht dargestellten Generators befestigt und an drei Befestigungspunkten 2 mit dem Generatorgehäuse verschraubt. Da es sich um einen gewöhnlichen Generator ohne Motorbetrieb, d.h. ohne Startfunktion der Brennkraftmaschine handelt, hat der Riemenspanner nur eine einzige Spannrolle 3 zum Vorspannen des Riemens in dessen Leertrum. Die Spannrolle ist auf einem ringförmigen Spannteil 4 gelagert, das die in 2 angedeutete Welle 5 des Generators umschließt und das um die Generatorwelle drehbar an und – genauer gesagt – in einem ringförmigen Gehäuseteil 6 gelagert ist. Der Innendurchmesser des die Generatorwelle ebenfalls umschließenden Gehäuseteils ist wesentlich größer als der Durchmesser der angedeuteten Generatorriemenscheibe 7, so dass die Kühlluftzufuhr in den Generator nicht beeinträchtigt wird. Vorliegend umschließt das Spannteil die Generatorwelle konzentrisch und ist dazu konzentrisch drehbar gelagert.
In einer nicht dargestellten Ausführung kann der Riemenspanner 1 die Achse 8 der Generatorwelle 5 zwar ebenfalls umschließen, jedoch die Drehlagerung des Spannteils 4 mit Achsversatz zur Generatorwelle angeordnet sein. In einer weiteren nicht dargestellten Ausführung kann der Riemenspanner auch generatorfern im Riementrieb positioniert und dann beispielsweise am Motorblock der Brennkraftmaschine befestigt sein.
Die über die Spannrolle 3 in den Riemen eingeleitete Vorspannung wird mittels einer ebenen Spiralfeder 9 aus Flachband erzeugt, die zum Drehlager des Spannteils 4 im wesentlichen konzentrisch angeordnet ist und die mit ihren Federschenkeln 10 und 11 zwischen dem Gehäuseteil 6 einerseits beziehungsweise dem Spannteil andererseits mit einem der Riemenvorspannung entsprechenden Drehmoment eingespannt ist. `Im wesentlichen´ konzentrisch deshalb, da die Spiralform der Feder strenggenommen zentrumslos ist. Die Fixierung des Riemenspanners 1 in der gezeigten vorgespannten Montagestellung erfolgt mittels eines nicht dargestellten Sicherungsstifts, der das Spannteil und das Gehäuseteil miteinander verrastet. Hierzu durchsetzt der entfernbare Sicherungsstift ein spannteilfestes Langloch 12 und zwei gehäuseteilfeste Bohrungen 13 und 14 (siehe auch 3, 4 und 6).
Die Komponenten bzw. Unterbaugruppen des axial sehr kompakt bauenden Riemenspanners 1, dessen axialer Bauraum – abgesehen von der Spannrolle 3 – vollständig außerhalb der Riemenebene, also ausschließlich seitlich des Riemens verläuft, sind in den 3 bis 6 dargestellt. Das als Aluminium-Druckgussteil hergestellte Gehäuseteil 6, das alternativ auch aus einem anderen Werkstoff urgeformt oder aus einem Blechwerkstoff umgeformt sein kann, weist einen im wesentlichen U-förmigen Querschnitt mit einem Boden 15, einem inneren Ringkragen 16 und einem äußeren Ringkragen 17 auf. Das Spannteil 4 ist stirnseitig auf dem Boden axial und innenumfänglich auf einem zylindrischen Lagerabschnitt 18 des inneren Ringkragens radial gelagert. Alternativ ist die radiale Lagerung auch am Außenumfang des Spannteils im äußeren Ringkragen möglich. Die axiale Gegenlagerung der dem Boden abgewandten Stirnseite des Spannteils erfolgt durch einen Lagerring 19, der an drei Anschraubpunkten 20 mit dem Gehäuseteil verschraubt ist. Dabei ist die in 6 dargestellte Seite des Lagerrings dem Boden des Gehäuseteils zugewandt und mit Vorsprüngen 21 versehen, die zum einen das oberflächenbündige Einsetzen von Senkkopfschrauben 22 auf der anderen Seite des Lagerrings gemäß 2 ermöglichen und deren Höhe zum anderen das Axialspiel des Spannteils zwischen dem Boden und dem Lagerring bestimmt.
Der innere Ringkragen 16 ist mit einer Ausnehmung 23 versehen, in der der radial einwärts gebogene, innere Federschenkel 10 der Spiralfeder 9 eingehängt ist, und weist einen sich bis zur Ausnehmung erstreckenden Winkelbereich 24 von etwa 90° auf, in dem der obere Teil 25 des inneren Ringkragens gegenüber dem zylindrischen Lagerabschnitt 18 für das Spannteil 4 um mindestens die Banddicke 26 der Spiralfeder radial eingezogen ist. Die Form des radialen Einzugs entspricht der Formgebung der inneren Federwindung, die im Endbereich von etwa 70° bis 130° bis zum inneren Federschenkel mit einem relativ kleinen Krümmungsradius radial stark eingezogen ist – siehe 5. Diese Formgebung des inneren Ringkragens und der Spiralfeder verhindert im Bereich der inneren Federeinhängung den gegenseitigen Kontakt der inneren mit der nächsten Federwindung, so dass die Spiralfeder über ihrer gesamten Erstreckung zwischen den beiden Federschenkeln 10 und 11 aus wirksamen Windungen besteht.
Die in 5 als Einzelteil dargestellte Spiralfeder 9 ist – wie gesagt – eine ebene Spiralfeder, worunter bekanntermaßen eine Drehfeder zu verstehen ist, deren Windungen ohne axiale Steigung, d.h. in einer Ebene und dort spiralförmig ineinander verlaufen. Aus der Zusammenschau mit den 2 und 4 ergibt sich, dass der radial auswärts gebogene, äußere Federschenkel 11 auf einem das Spannteil 4 durchsetzenden Achsfortsatz 27 der Spannrolle 3 mit beidseitiger Axialführung eingehängt ist. Für den Fall, dass auch eine Axialführung des inneren Federschenkels 10 erforderlich ist, kann diese durch einen Vorsprung des inneren Ringkragens 16 über der inneren Federwindung beispielsweise im Bereich der Ausnehmung 23 erzeugt werden. Der in 3 nicht dargestellte Vorsprung kann durch Verstemmen des inneren Ringkragens vorzugsweise nach dem Einhängen der Spiralfeder erzeugt werden.
Der Verdrehwinkel des Spannteils 4 gegenüber dem Gehäuseteil 6 ist durch Endanschläge begrenzt, die jeweils durch mehrere über dem Umfang des Riemenspanners verteilt angeordnete Anschläge gebildet sind. Das dargestellte Ausführungsbeispiel umfasst jeweils drei Anschläge, die durch radiale Vorsprünge 28 und 29 am Außenumfang des Spannteils und am Innenumfang des äußeren Ringkragens 17 gebildet sind. Alternativ oder zusätzlich können die Vorsprünge auch am Innenumfang des Spannteils und am Außenumfang des inneren Ringkragens 16 gebildet sein. Die drei Anschläge sind über dem Umfang des Riemenspanners 1 mit unterschiedlichen Winkeln ungleichmäßig verteilt angeordnet, wobei die Spannrolle 3 auf dem Spannteil innerhalb eines Umfangswinkels gelagert ist, der deutlich größer als die beiden anderen Umfangswinkel ist. Die drei Anschraubpunkte 20 für die Verschraubung des Lagerrings 19 am Gehäuseteil 6 sind durch Schraubenbohrungen gebildet, die die radialen Vorsprünge 29 des äußeren Ringkragens durchsetzen (siehe 7).
Die 7 und 8 zeigen die Relativpositionen des Spannteils 4 gegenüber dem Gehäuseteil 6, wenn das Spannteil – wie oben definiert – sich im ersten Endanschlag gemäß 7 bzw. dazu maximal verdreht ist und sich im zweiten Endanschlag gemäß 8 befindet. Abgesehen von den üblichen Bauteiltoleranzen sind beide Endanschläge so konstruiert, dass jeweils die drei Anschläge sich gleichzeitig und mit einer im wesentlichen gleich großen Anschlagkraft kontaktieren. In Zusammenschau mit 4 wird deutlich, dass sowohl die radiale und die beiden axialen Lagerflächen als auch die ersten und zweiten Anschlagflächen 30 beziehungsweise 31 des Spannteils mit einem Gleitlager-Kunststoff 32, hier Polyamid mit eingelagertem PTFE beschichtet sind.
Bezugszeichenliste

1: Riemenspanner
2: Befestigungspunkt
3: Spannrolle
4: Spannteil
5: Generatorwelle
6: Gehäuseteil
7: Generatorriemenscheibe
8: Achse der Generatorwelle
9: Spiralfeder
10: innerer Federschenkel
11: äußerer Federschenkel
12: Langloch im Spannteil
13: Bohrung im Lagerring
14: Bohrung im Gehäuseteil
15: Boden
16: innerer Ringkragen
17: äußerer Ringkragen
18: zylindrischer Lagerabschnitt
19: Lagerring
20: Anschraubpunkt/Schraubenbohrung
21: Vorsprung
22: Schraube
23: Ausnehmung im inneren Ringkragen
24: Winkelbereich
25: oberer Teil des Ringkragens
26: Banddicke der Spiralfeder
27: Achsfortsatz
28: radialer Vorsprung am Spannteil
29: radialer Vorsprung am Gehäuseteil
30: erste Anschlagfläche am Spannteil
31: zweite Anschlagfläche am Spannteil
32: Gleitlager-Kunststoff

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

US 2011/0070985 A1 [0002]
DE 102011053869 A1 [0002]

Claims

Riemenspanner für einen Nebenaggregate-Riementrieb einer Brennkraftmaschine, umfassend: – ein Gehäuseteil (6), – ein Spannteil (4), das am Gehäuseteil (6) drehbar gelagert ist, – eine einzige Spannrolle (3), die auf dem Spannteil (4) gelagert ist und den Riemen vorspannt, – und eine Feder (9), die das Spannteil (4) zur Erzeugung der Riemenvorspannung mit Drehmoment beaufschlagt, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdrehwinkel des Spannteils (4) gegenüber dem Gehäuseteil (6) durch Endanschläge begrenzt ist, wobei ein oder beide Endanschläge jeweils durch mehrere, über dem Umfang des Riemenspanners (1) verteilt angeordnete Anschläge gebildet sind.
Riemenspanner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Riemenspanner (1) zur Befestigung auf dem Gehäuse eines Generators vorgesehen ist, wobei das Gehäuseteil (6) ringförmig ist und die Generatorwelle (5) umschließt und wobei das Spannteil (4) ringförmig und um die Generatorwelle (5) drehbar gelagert ist.
Riemenspanner nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder beide Endanschläge durch jeweils genau drei Anschläge gebildet sind, die über dem Umfang des Riemenspanners (1) mit unterschiedlichen Winkeln ungleichmäßig verteilt angeordnet sind, wobei einer der Umfangswinkel größer als die beiden anderen Umfangswinkel ist und wobei die Spannrolle (3) innerhalb des größeren Umfangswinkels auf dem Spannteil (4) gelagert ist.
Riemenspanner nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuseteil (6) einen im wesentlichen U-förmigen Querschnitt mit einem Boden (15), einem inneren Ringkragen (16) und einem äußeren Ringkragen (17) aufweist, wobei das Spannteil (4) auf dem Boden (15) axial und auf beziehungsweise in einem der Ringkragen (16, 17) radial gelagert ist und wobei die Anschläge durch radiale Vorsprünge (28, 29) am Spannteil (4) und an einem oder beiden Ringkragen (16, 17) gebildet sind.
Riemenspanner nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Spannteil (4) auf einem zylindrischen Lagerabschnitt (18) des inneren Ringkragens (16) radial gelagert ist und dass die radialen Vorsprünge (28, 29) am Außenumfang des Spannteils (4) und am Innenumfang des äußeren Ringkragens (17) gebildet sind.
Riemenspanner nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der innere Ringkragen (16) mit einer Ausnehmung (23) versehen ist und dass die Feder (9) eine ebene Spiralfeder aus Flachband ist, deren Federschenkel (10, 11) in der Ausnehmung (23) einerseits und am Spannteil (4) andererseits eingehängt sind.
Riemenspanner nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der innere Ringkragen (16) einen sich bis zur Ausnehmung (23) erstreckenden Winkelbereich (24) aufweist, in dem die innere Federwindung der Spiralfeder (9) am inneren Ringkragen (16) anliegt und in dem der innere Ringkragen (16) gegenüber dem zylindrischen Lagerabschnitt (18) radial eingezogen ist.
Riemenspanner nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkelbereich (24) etwa 90° beträgt.
Riemenspanner nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die radialen Vorsprünge (29) am Innenumfang des äußeren Ringkragens (17) von Schraubenbohrungen (20) einer Verschraubung des Gehäuseteils (6) mit einem Lagerring (19) durchsetzt sind, der die dem Boden (15) des Gehäuseteils (6) abgewandte Stirnseite des Spannteils (4) axial lagert.
Riemenspanner nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerflächen und die Anschlagflächen (30, 31) des Spannteils (4) mit Kunststoff (32) beschichtet sind.