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Die Erfindung betrifft eine Spannvorrichtung, umfassend:
- – ein Gehäuse und einen darin schwenkbar gelagerten Spannarm,
- – eine Bogenfeder, die an den Federenden zwischen dem Gehäuse einerseits und dem Spannarm andererseits eingespannt ist und den Spannarm kraftbeaufschlagt,
- – und einen oder mehrere Gleitschuhe, die am Umfang der Bogenfeder fixiert sind und die Reaktionskraft der Bogenfeder am Gehäuse abstützen.
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Eine derartige Spannvorrichtung ist aus der
DE 10 2011 082 330 A1 bekannt. Der Spannarm ist dort ein kreisbogenförmiger Spannhebel, dessen eines Ende eine Spannrolle trägt und dessen anderes Ende als Mitnehmer für eine Bogenfeder dient, die zwischen dem Mitnehmer und einem den Spannhebel und die Bogenfeder lagernden Gehäuse eingespannt ist. Die Schwingungen des Spannhebels dämpfende Lagerung der Bogenfeder im Gehäuse erfolgt mittels zwei an der Bogenfeder fixierten Gleitschuhen, die sich sowohl in radial auswärtig als auch in beidseitig axial abstützendem Gleitkontakt mit dem Gehäuse befinden.
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Möglichkeiten zur Fixierung der Gleitschuhe an den Windungen einer Bogenfeder sind detailliert aus der
DE 10 2011 014 243 A1 bekannt.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Spannvorrichtung der eingangs genannten Art mit einer flexibel einstellbaren Dämpfungscharakteristik der Federgleitlagerung im Gehäuse anzugeben.
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Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich dadurch, dass zumindest einer der Gleitschuhe die Federreaktionskraft in Gleitkontakt mit dem Spannarm abstützt. Durch das Zwischenschalten des Spannarms in die Kraftabstützung der Bogenfeder am Gehäuse erhöht sich die Anzahl der Gleitkontakte und dementsprechend die Flexibilität, über die Gleitreibungsparameter Einfluss auf die Schwingungsdämpfung des Spannarms zu nehmen. Dabei kann die Abstützung der Federreaktionskraft am Gehäuse zum einen so erfolgen, dass sich einer, mehrere oder alle Gleitschuhe sowohl in Gleitkontakt mit dem Spannarm als auch mit dem Gehäuse befinden. Sofern die Freigängigkeit des im Gehäuse verschwenkenden Spannarms gegeben ist, besteht zum anderen auch die Möglichkeit, dass sich einer, mehrere oder alle Gleitschuhe ausschließlich in Gleitkontakt mit dem Spannarm befinden.
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Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus den Zeichnungen, in denen ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Spannvorrichtung dargestellt ist. Bei der Spannvorrichtung handelt es sich um einen Riemenspanner eines Generator-Riementriebs einer Brennkraftmaschine. Es zeigen jeweils perspektivisch:
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1 den Riemenspanner in Rückansicht;
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2 den Riemenspanner in Vorderansicht;
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3 den Riemenspanner in explodierter Ansicht;
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4 einen der Gleitschuhe in verschiedenen Ansichten;
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5 den Spannarm des Riemenspanners mit daran aufliegender Bogenfeder;
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6 das offene Gehäuse des Riemenspanners mit darin eingelegter Bogenfeder;
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7 das rückseitige Gleitbelagteil des Spannarms;
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8 den Grundkörper des Spannarms;
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9 das vorderseitige Gleitbelagteil des Spannarms.
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Die 1 und 2 zeigen den erfindungsgemäßen Riemenspanner 1 in Rück- bzw. Vorderansicht. Der Riemenspanner 1 ist auf der riemenseitigen Stirnseite des (nicht dargestellten) Generators befestigt und hier an drei Befestigungspunkten 2 mit dem Generatorgehäuse verschraubt. Die in 1 dargestellte Rückseite des Riemenspanners 1 ist die am Generatorgehäuse anliegende Anflanschseite, und die in 2 dargestellte Vorderseite ist die dem Generatorgehäuse abgewandte Anschraubseite. Da es sich um einen gewöhnlichen Generator ohne Motorbetrieb, d.h. ohne Startfunktion der Brennkraftmaschine handelt, hat der Riemenspanner 1 nur eine Spannrolle 3 zum Vorspannen des Riemens in dessen Leertrum.
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Die Spannrolle 3 ist an ihrem Lagerinnenring mit einem ringförmigen Spannarm 4 verschraubt, das die in 1 gestrichelt angedeutete Riemenscheibe 5 des Generators umschließt und das um die Riemenscheibe 5 schwenkbar in einem ringförmigen Gehäuse 6 gelagert ist. Die Schwenklagerung des Spannarms 4 erfolgt vorliegend konzentrisch zur Riemenscheibe 5, kann in einer erfindungsgemäßen Alternative aber auch mit Achsversatz dazu angeordnet sein (solange die Riemenscheibe 5 radial freigängig ist). Der Innendurchmesser des die Riemenscheibe 5 ebenfalls umschließenden Gehäuses 6 ist wesentlich größer als der Durchmesser der Riemenscheibe 5, so dass die erforderliche Kühlluftzufuhr in den Generator nicht beeinträchtigt wird.
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Die Arretierung des Riemenspanners 1 in der umfänglich vorgespannten Montagestellung der Spannrolle 3 erfolgt mittels eines (nicht dargestellten) entfernbaren Sicherungsstifts, der den Spannarm 4 und das Gehäuse 6 in dieser Stellung gegeneinander arretiert. Hierzu durchsetzt der Sicherungsstift zwei miteinander fluchtende Bohrungen 7 und 8 im Gehäuse 6 sowie eine umfängliche Ausnehmung 9 im Spannarm 4. Nach erfolgter Montage des Riementriebs wird diese an sich bekannte Montagesicherung durch Entfernen des Sicherungsstifts gelöst, so dass die Spannrolle 3 in das Riemenleertrum hinein schwenken und den Riemen vorspannen kann.
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3 zeigt die innere Ausgestaltung und weitere Komponenten des Riemenspanners 1 in explodierter Darstellung. Die über die (hier noch fehlende) Spannrolle 3 in den Riemen eingeleitete Vorspannung wird mittels einer Bogenfeder 10 erzeugt – das ist bekanntlich eine in ihrer Längsrichtung bogenförmige Schraubendruckfeder – die parallel zur Riemenebene in einem entsprechend bogenförmigen Raum 11 eines Gehäuseteils 6a aufgenommen ist und den Spannarm 4 kraftbeaufschlagt. Das dabei um die Schwenklagerung des Spannarms 4 erzeugte Drehmoment wirkt auf die Spannrolle 3, und zwar bei Ansicht auf die Vorderseite des Riemenspanners 1 im Gegenuhrzeigersinn.
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Wie auch in 1 erkennbar, ist der Federaufnahmeraum 11 durch eine sich axial (d.h. in Achsrichtung der Spannrolle 3 und der Riemenscheibe 5) zur Spannrolle 3 hin erstreckende Auswölbung 12 des Gehäuseteils 6a gebildet. Die Axialerstreckung der Auswölbung 12 ist so groß, dass diese mit der Spannrolle 3 axial überlappt. Der Umfangswinkel der Auswölbung 12 beträgt etwas weniger als 180°, wobei die Winkelmitte in der nominalen Betriebsposition des Riemenspanners 1 im wesentlichen diametral gegenüberliegend zur Spannrolle 3 verläuft. Deren Schwenkbereich ist auf einen Winkel von ca. 40° beschränkt, so dass die Auswölbung 12 – trotz deren mit der Spannrolle 3 überlappender Axialerstreckung – auch in beiden Endlagen des Schwenkbereichs einen ausreichend großen Abstand zum Umfang der Spannrolle 3 aufweist. Da sich also der Federaufnahmeraum 11 und die diesen begrenzende Auswölbung 12 umfänglich nicht in den Schwenkbereich der Spannrolle 3 hinein erstrecken, sondern mit umfänglichem Abstand vollständig außerhalb davon verlaufen, können die Spannrolle 3 und folglich die gesamte Riemenebene mit vergleichsweise geringem Axialabstand zum Generatorgehäuse angeordnet werden.
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Der Federaufnahmeraum 11 befindet sich axial benachbart zur generatorseitigen Stirnfläche des Spannarms 4, von der ein in den Federaufnahmeraum 11 hineinragender Mitnehmer 13 als stirnseitige Anlage für das eine Ende 14 der Bogenfeder 10 ausgeht. Das andere Federende 15 ist stirnseitig an einem der Bogenenden 16, 17 des Federaufnahmeraums 11 abgestützt, wie es besser in 6 erkennbar ist.
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Wie es später anhand der 7 bis 9 noch näher erläutert wird, ist der Spannarm 4 ein ebener, geschlossener Ring (oder alternativ ein umfänglich offenes Ringstück) und aus einem Grundkörper 18 aus Aluminium-Druckguss und einem zweiteiligen Gleitbelag 19 aus einem der bekannten Gleitlagerkunststoffe, vorliegend Polyamid mit darin eingelagertem PTFE (Polytetrafluorethylen) zusammengesetzt. Die radiale Schwenklagerung des Spannarms 4 erfolgt durch einen Innenkragen 20 des ebenfalls im Aluminium-Druckgussverfahren hergestellten Gehäuseteils 6a und einen auf dem Innenkragen 20 gleitenden Innenmantel 21 des vorderseitigen Belagteils 19a. Die Axiallagerung des Spannarms 4 erfolgt seitens des Generators durch die Stirnseite des rückseitigen Belagteils 19b und den außerhalb des Federaufnahmeraums 11 verlaufenden Boden 22 des Gehäuseteils 6a. Ein als ebenes Blechstanzteil hergestelltes weiteres Gehäuseteil 6b bildet den Abschluss des Riemenspanners 1 auf dessen Vorderseite und gemeinsam mit der Stirnfläche des vorderseitigen Belagteils 19a das dem Generator abgewandte Axiallager des Spannarms 4. Die beiden Gehäuseteile 6a und 6b sind mittels einer (nicht dargestellten) Verstemmung unlösbar aneinander befestigt.
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Am Außenbogen der an ihren Federenden 14, 15 zwischen dem Mitnehmer 13 und dem Bogenende 17 eingespannten Bogenfeder 10 sind drei Gleitschuhe 23 aus Polyamid fixiert, die die Reaktionskraft der Bogenfeder 10 in radial auswärtiger Richtung und in beidseitig axialer Richtung am Gehäuse 6 abstützen. Die radiale Abstützung erfolgt durch den Gleitkontakt der Gleitschuhe 23 mit dem bogenförmigen Innenmantel 24 des Federaufnahmeraums 11. Die axiale Abstützung, die ein axiales Ausweichen oder Ausknicken der Bogenfeder 10 verhindert, erfolgt seitens des Generators durch den Gleitkontakt der Gleitschuhe 23 mit dem Boden 25 der Auswölbung 12. Die gegenüberliegende axiale Abstützung auf der dem Generator abgewandten Vorderseite des Riemenspanners 1 erfolgt hingegen nicht unmittelbar am Gehäuse 6, sondern durch den Gleitkontakt der Gleitschuhe 23 mit dem Spannarm 4, das sich seinerseits am weiteren Gehäuseteil 6b gleitend abstützt.
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Durch die erfindungsgemäße Vielzahl der Gleitkontakte, die in dem dargestellten Ausführungsbeispiel jeweils durch eine Kunststoffoberfläche einerseits und eine Metalloberfläche anderseits gebildet sind, ergibt sich ein weitgehender Spielraum in der Abstimmung der Reib- und mithin der betrieblichen Dämpfungscharakteristik des Riemenspanners 1. Bei der Abstimmung der Gleitkontakte im Hinblick auf deren jeweilige Werkstoffpaarung, Oberflächenform und -rauheit sowie ggfls. auf eine Befettung sind auch deren Relativbewegungen zu beachten. Diese werden beispielsweise bei der axial vorderseitigen Gleitlagerung der Bogenfeder 10 größer, wenn man in 3 die Gleitkontakte der Gleitschuhe 23 am Spannarm 4 vom Mitnehmer 13 ausgehend im Uhrzeigersinn betrachtet. Umgekehrt werden dabei die Relativbewegungen der Gleitkontakte zwischen den Gleitschuhen 23 und dem Gehäuse 6 kleiner.
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Die 4a bis 4c zeigen einen der drei baugleichen Gleitschuhe 23 aus verschiedenen Perspektiven. Die Fixierung, d.h. die bezüglich der Bogenfeder 10 nahezu ortsfeste Halterung der im wesentlichen U-förmigen Gleitschuhe 23 am Umfang der Bogenfeder 10 erfolgt jeweils durch zwei axial beabstandete Vorsprünge 26 am Innenmantel des Gleitschuhs 23, zwischen denen eine Windung der Bogenfeder 10 verläuft, in Verbindung mit der etwas mehr als 180° umfassenden U-Form, mittels der der Gleitschuh 23 elastisch über den Federdurchmesser geschnappt ist. Die U-Form des Gleitschuhs 23 ist nicht symmetrisch, wobei der vorderseitige Schenkel eine ebene Kontaktfläche 27 aufweist, die auf der ebenfalls ebenen Kontaktfläche 28 des Grundkörpers 18 gleitet. Wie in 5 erkennbar, ist dieser zwecks Leichtbau mit einer Vielzahl an Mulden 29 im Bereich der Kontaktfläche 27 versehen. Der rückseitige Schenkel des Gleitschuhs 23 befindet sich mit einer bogenförmigen Kontaktfläche 30 mit dem Boden 25 der Auswölbung 12 im Gleitkontakt.
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6 illustriert den Montagezustand des Riemenspanners 1, bei dem die Bogenfeder 10 mit den darauf gehalterten Gleitschuhen 23 im Federaufnahmeraum 11 eingelegt und mit geringer Vorspannung zwischen dessen Bogenenden 16, 17 gehaltert ist. Das auf der Seite des Mitnehmers 13 verlaufende Bogenende 16 ist mit einer Aussparung 31 versehen, die der in das Gehäuseteil 6a montierte Mitnehmer 13 beim Verdrehen des Spannarms 4 in die vorgespannte Montagestellung passieren kann.
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Die 7 bis 9 verdeutlichen den Aufbau des Spannarms 4. Der ringförmige Grundkörper 18 ist an dessen Vorderseite sowie am Innen- und Außenmantel von dem vorderseitigen Belagteil 19a eingefasst, dessen U-förmiger Querschnitt lediglich im Umfangsbereich der Spannrollenhalterung 32 unterbrochen ist. Die Verdrehsicherung des vorderseitigen Belagteils 19a erfolgt durch radial einwärtige Vorsprünge 33, die in umfängliche Aussparungen 34 des Grundkörpers 18 eingreifen. Das rückseitige Belagteil 19b ist im wesentlichen eben und mit Rasthaken 35 versehen, die die axial etwa mittig gestuften Vorsprünge 33 hintergreifen und den Spannarm 4 zu einer miteinander verclipsten Baueinheit verbinden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Riemenspanner
- 2
- Befestigungspunkt
- 3
- Spannrolle
- 4
- Spannarm
- 5
- Riemenscheibe
- 6
- Gehäuse
- 7
- Bohrung
- 8
- Bohrung
- 9
- Ausnehmung
- 10
- Bogenfeder
- 11
- Federaufnahmeraum
- 12
- Auswölbung
- 13
- Mitnehmer
- 14
- Federende
- 15
- Federende
- 16
- Bogenende
- 17
- Bogenende
- 18
- Grundkörper
- 19
- Gleitbelag
- 20
- Innenkragen
- 21
- Innenmantel
- 22
- Boden
- 23
- Gleitschuh
- 24
- Innenmantel
- 25
- Boden der Auswölbung
- 26
- Vorsprung
- 27
- ebene Kontaktfläche des Gleitschuhs
- 28
- ebene Kontaktfläche des Grundkörpers
- 29
- Mulde
- 30
- bogenförmige Kontaktfläche des Gleitschuhs
- 31
- Aussparung am Bogenende
- 32
- Spannrollenhalterung
- 33
- Vorsprung
- 34
- Aussparung
- 35
- Rasthaken
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102011082330 A1 [0002]
- DE 102011014243 A1 [0003]
