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Die Erfindung betrifft einen Riemenspanner für einen Nebenaggregate-Riementrieb einer Verbrennungskraftmaschine, mit einem Spannergehäuse, mit einem Spannerhebel und mit einem Gleitlager zur schwenkbeweglichen Radiallagerung des Spannerhebels im Spannergehäuse, wobei sich ein dem Spannerhebel zugehöriger Lagerpartner in Gleitkontakt mit einem dem Spannergehäuse zugeordneten zweiten Lagerpartner befindet.
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Aus dem Stand der Technik sind solche Riemenspanner bekannt, bspw. werden diese auch als Pendelspanner bezeichnet. Solche Pendelspanner werden alternativ auch als Pendelrollenspanner oder Ringspanner bezeichnet. Sie sind aus dem Stand der Technik bereits in verschiedenen Ausführungen bekannt.
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In diesem Zusammenhang offenbart bspw. die
DE 10 2011 084 680 B3 eine Spannvorrichtung für einen Riementrieb, der einen endlos umlaufenden Riemen, eine Elektromaschine mit einem Maschinengehäuse und einem Antriebsrad und zumindest ein weiteres Triebrad aufweist, das über den Riemen mit dem Antriebsrad in Antriebsverbindung steht. Die Spannvorrichtung an sich umfasst ein Spannergehäuse, das mittels einer Gleitlagerung um die Achse des Antriebsrads verschwenkbar gegenüber dem Maschinengehäuse gelagert ist, zwei Spannrollen, die den Riemen in dessen Umlaufrichtung vor und hinter dem Antriebsrad mit Vorspannkraft beaufschlagen, ein die Vorspannkraft erzeugendes Federmittel, einen gegen die Kraft des Federmittels beweglich im Spannergehäuse gelagerten Spannarm, wobei eine der Spannrollen auf dem Spannarm gelagert ist und die andere Spannrolle ortsfest auf dem Spannergehäuse gelagert ist, und einen das Spannergehäuse axial überspannenden Lagerträger.
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Geräuschgedämpfte Pendellager von Entkopplungsspannern können bei kritischen Start-Stopp-Trieben, die u.a. aufgrund ihres Layouts durch eine ungünstige Lage der Kraftresultierenden und damit einhergehenden niedrigen resultierenden radialen Kräften am Pendellager sowie sehr hoher Dynamik zu Geräusch neigen, das durch Abheben und Aufschlagen des einen Reibpartners auf den anderen entstehen kann. Üblicherweise wird nämlich eine Grundplate, die ein Teil eines Spannerhebels ist, umspritzt, wobei dieses umspritzte Ende zwischen einer Verschlussscheibe, die ein Teil des Spannergehäuses stellt, und einer Adapterplatte gehalten ist. Zwar sind die Axiallängen einfach einstellbar, doch ist dies problematisch in Radialrichtung. Dies ruft bei ungünstigen Bedingungen nämlich ein Schlagen oder Klappern in Radialrichtung hervor. Üblicherweise sind Adapterplatten und Verschlussscheiben stehend am Generator montiert, wobei die Grundplatte umspritzt ist und fest mit dem Gehäuse sowie damit dem restlichen Spanner verbunden ist. Eine oszillierende Bewegung ist vorgehalten. Unter den bereits beschriebenen Umständen kann bei den bekannten Systemen die resultierende Radialkraft auf das Pendellager zeitweise null weden oder sich gar umkehren, was zu einem hochfrequenten Abheben und An-/Aufschlagen der Grundplatte auf die Verschlussscheibe führen kann. Der umspritzte Teil schlägt dabei auf die Verschlussscheibe auf. Dies wiederum kann zu ungewünschten Geräuschentwicklungen führen.
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Es werden zwar Lösungen propagiert, die darin bestehen, dass Layout-Optimierungen vorgenommen werden, um eine resultierende Radialkraft auf das Pendellager auch bei entgegenwirkender Dynamik stets größer als null zu halten. Dies ist aber aus Bauraumsicht, Kundenforderungen etc., nicht immer umsetzbar. Auch Änderungen der entsprechenden Spannerparameter, um die Dynamikeffekte zu reduzieren, um wiederum eine resultierende Radialkraft auf das Pendellager stets größer null zu erreichen, sind nicht in jedem Spannerdesign /Trieb umsetzbar.
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Das Vorhalten einer externen Vorspannung der Pendellagerung, um eine resultierende Radialkraft auf das Pendellager auch bei gegenwirkender Dynamik stets größer null zu erhalten, z.B. durch den Einsatz einer Tellerfeder, wäre ebenso eine denkbare Lösung, die aber hinsichtlich Gewicht, Bauraum und Kosten nachteilig zu einem O-Ring als Dämpfer zu sehen ist. Radialspiel-Minimierungen, um ein Abheben zu vermeiden, trotz aufgehobener resultierender Radialkraft auf das Pendellager, bringt zwar eine Verbesserung, dies ist aber fertigungs-, toleranz und verschleißbedingt nicht (kostenneutral) in Serie umsetzbar.
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Es gilt weiterhin zu beklagen, dass es in gewissen Fällen nicht gelingt, den Spanner bzw. den Trieb so auszulegen, dass in allen Betriebsfällen über die Lebensdauer gesehen, die resultierende Radialkraft auf das Pendellager größer null ist. Für solche Triebe kann das Geräusch nur durch konstruktive Änderungen vermieden werden. Eine Vorspannung des Pendellagers ist aber nicht bauraum-, kosten- und gewichtsneutral möglich. Eine weitere Möglichkeit neben der Ursachenvermeidung, also dem Vermeiden des Abhebens, wäre eine alternative Herangehensweise.
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Es ist aber gerade die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Nachteile aus dem Stand der Technik zu beseitigen oder wenigstens zu mildern und insbesondere eine bauraum-, kosten- und gewichtsneutrale besser funktionierende Lösung zur Verfügung zu stellen. Dies wird bei einer gattungsgemäßen Vorrichtung erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass einer der beiden Lagerpartner am jeweiligen ihn drehfesthaltenden Bauteil, nämlich entweder einem Spannergehäuseabschnitt oder einem Spannerhebelabschnitt, radialelastisch / angebracht / mit ihm verbunden / gelagert / kontaktiert / angebunden ist.
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Die Erfindung erreicht also ein Unterbinden der Geräuschausbreitung. Sie vermeidet also die Folge. Dies ist der Ansatz der hier vorgestellten Erfindung derart, dass sie das Prinzip eines so genannten „Schallmessraumes“, zur Geräuschdämpfung umsetzt. Das Abheben wird durch die konstruktive Ausführung mit einem bspw. als O-Ring ausgebildeten Dämpfer nicht verhindert, aber das Aufschlagen wird durch eben diesen O-Ring gedämpft, was die Übertragung der entstehenden Schwingung auf die restlichen Bauteile verhindert, womit also kein Träger für das Geräusch entstehen kann. Die Erfindung stellt dementsprechend eine funktionale Verbesserung dar, indem das als für die Anwendung kritisch betrachtete Geräusch vermieden wird. Gegenüber federvorgespannten Lösungen ist die O-Ring-Variante vorteilhaft, da sowohl Bauraum-, Gewichts-, als auch Kostenvorteile bestehen. O-Ringe werden als Normteile in unzähligen Größen für günstige Preise in großen Mengen angeboten.
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Der Riemenspanner wird also nicht in puncto Layout und Dynamik verbessert. Denn bei der durch hohe Dynamik aufgehobenen resultierenden Kraft auf das Pendellager kann zwar ein Reibpartner weiter abheben und auf den anderen, festen Reibpartner aufschlagen, das Ergebnis, wird aber wesentlich verbessert. Bei hochfrequenten Anregungen wird also ein verbessertes Geräuschverhalten erreicht.
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Man könnte auch sagen, dass die Pendellagerung bzw. genauer gesagt die Verschlussscheibe in der Erfindung zweigeteilt wird, sodass das Dämpfungselement, z.B. ein O-Ring als günstiges Normteil, zwischengeschalten werden kann und so einerseits die Reibpaarung Kunststoff-Aluminium bzw. Kunststoff-Stahl bestehen bleibt und andererseits die Ausbreitung der Schwingungen durch das Abheben / Aufschlagen der Grundplatte auf die Verschlussscheibe „geschluckt“ wird. Es wird eine gezielte Frequenzveränderung vorgenommen, die angenehmer in der Wahrnehmung ist. Es bietet sich der Einsatz von O-Ringen an.
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Der O-Ring, bzw. auch allgemein als Dämpfer bezeichnenbar, ist entsprechend so auszuführen, dass zwischen einem Zwischenring und einer Verschlussscheibe radial keine Berührung möglich ist. Dies ist über die Schnurstärke des O-Ringes, wie auch die axiale Vorspannung eben dieses O-Ringes, möglich. Die Bewegungsenergie des Zwischenringes infolge Abhebens und Aufschlagens der Grundplatte wird durch den O-Ring gedämpft und somit die Geräuschausbreitung verhindert. Weiterhin sollten der Zwischenring und die Verschlussscheibe relativ zueinander verdrehsicher gelagert sein, was z.B. durch ineinandergreifende Nasen umsetzbar ist. Wenigstens eine Nase sollte eingesetzt werden, bspw. in Umfangsrichtung spielbehaftet. Besser sind zwei Nasen, bspw. um 180° zueinander versetzt. Noch mehr Nasen sind noch vorteilhafter. Es sollte aber auf jeden Fall ein Spiel in Radialrichtung vorgehalten werden.
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Durch die Erfindung wird das bisher bekannte Problem nachhaltig gelöst. Konkret kann das sonst fertigungsbedingt nicht so genau einstellbare Radialspiel im Pendellager, anders als das Axialspiel, nun zwar weiterhin toleranzbedingt vergleichsweise groß gelassen werden, aber die Radialbewegungen des Lagers schlagen nicht mehr ungedämpft auf. Die Grundplatte schlägt nun nicht mehr ungedämpft gegen die Verschlussscheibe in Radialrichtung. Das dabei entstehende Geräusch wird erfindungsgemäß wesentlich dadurch verbessert, dass die Geräuschausbreitung infolge des Aufschlagens der Grundplatten verhindert wird. Das erfolgt bspw. durch einen Zwischenring, der gegenüber der Verschlussscheibe radial elastisch gelagert und immer beabstandet ist. In einem der nachfolgenden Beispiele ist dies eben jener O-Ring.
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Natürlich ist es auch möglich, alternativ oder zusätzlich eine Elastomer-Umspritzung einzusetzen, bspw. den Zwischenring mit Elastomer zu umspritzen. Der Zwischenring ist gegenüber der Verschlussscheibe stets gegen Verdrehen zu sichern. Die erforderliche Radialbewegung darf dabei nicht behindert sein.
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Natürlich ist es bekannt, dass O-Ringe zur Geräuschdämpfung eingesetzt werden. So offenbart bspw. die
DE 10 2006 022 491 A1 eine geräuschgedämpfte Bremse. Allerdings sind die Belastungen in Bremsen völlig andere als bei Riemenspannern.
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Vorteilhafte Ausführungsformen sind auf den Unteransprüchen beansprucht und werden nachfolgend näher erläutert.
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So ist es von Vorteil, wenn das drehfesthaltende Bauteil derart zweigeteilt ist, dass es einen Grundkörper ausbildet, der separat und/oder materialeinheitlich oder materialunterschiedlich von einer Gleiteinrichtung ist, die möglichst vorbereitet ist, einen radialen Gleitkontakt mit dem anderen Lagerpartner einzugehen.
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Ferner hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn der Grundkörper und die als Zwischenring ausgebildete Gleiteinrichtung das Spannergehäuse oder den Spannerhebel ausbildet. Die beiden Bauteile bilden also gemeinsam die Gleiteinrichtung oder den Spannerhebel aus.
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Wenn die Gleiteinrichtung drehfest, vorzugsweise aber zum Grundkörper radial verlagerbar an diesem Grundkörper gehaltert ist, so wird ein Reibkontakt zwischen der Gleiteinrichtung und dem Grundkörper ausgeschlossen, was sich positiv auf die Lebensdauer auswirkt.
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Ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel ist auch dadurch gekennzeichnet, dass sich zwischen dem Grundkörper und der Gleiteinrichtung eine Elastizität befindet oder ein solch elastisches Dämpfungsbauteil befindet, das elastischer als der Grundkörper und/oder die Gleiteinrichtung ausgebildet ist, vorzugsweise derart, dass eine im Bereich des Gleitlagers entstehende Schallfrequenz gewandelt oder der dort entstehende Schall „geschluckt“ / gemildert / gedämpft wird. Kautschuk-, Gummi- und/oder Kunststoffmaterialien bieten sich zur Verwendung hierfür an.
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Um eine schnelle und kostengünstige Verbindung der Einzelbauteile sicherstellen zu können, ist es von Vorteil, wenn der Zwischenring kraft-, stoff- und/oder formschlüssig am Grundkörper des Spannergehäuses verdrehgesichert ist.
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Es ist von Vorteil, wenn mehrere Vorsprünge nach Art von Nasen in jeweils eine Vertiefung nach Art einer Ausnehmung, bspw. eine sacklochartige Prägeausnehmung, greifen. Derartige Verbindungen lassen sich mit spanlosen, bspw. tiefziehenden Verfahrensschritten herstellen. Eine solche Herstellung ist kostengünstig.
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Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn die Nasen um 180°, 120° oder 90° zueinander versetzt sind. Eine ausreichend gute Verdrehsicherung stellt sich dann ein.
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Es ist auch von Vorteil, wenn die elastische Aufhängung durch einen O-Ring oder eine Feder realisiert ist, wobei der O-Ring vorzugsweise aus NBR (Nitril-Kautschuk), HNBR (Hydrogenated Nitrile Butadien Rubber) oder AEM (Ethylen-Acrylat-Kautschuk) gefertigt ist / umfasst und weiter vorzugsweise einen Schnurdurchmesser von ca. 2 mm bis ca. 3 mm besitzt.
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Wenn sich der / ein O-Ring (auch) zwischen den beiden Lagerpartnern befindet, so kann eine weitere Variante realisiert werden. Natürlich ist dabei die Gefahr gegeben, dass der O-Ring aufgerieben wird, da er im Gleitkontakt vorhanden ist.
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Fertigungsbedingt ist ein Radialspiel zwischen dem Grundkörper und der Gleiteinrichtung zwischen ca. 0,4 mm bis ca. 0,6 mm notwendig, vorzugsweise ca. 0,5 mm.
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Natürlich betrifft die Erfindung auch eine Verbrennungskraftmaschine mit einem solchen Riemenspanner der erfindungsgemäßen Art sowie einen Nebenaggregate-Riementrieb mit einem solchen Riemenspanner.
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Mit anderen Worten betrifft die Erfindung einen Riemenspanner für einen Nebenaggregate-Riementrieb einer Verbrennungskraftmaschine, umfassend: ein Spannergehäuse, einen Spannerhebel etwa mit einer Spannrolle, und ein Gleitlager zur schwenkbeweglichen Radiallagerung des Spannerhebels im Spannergehäuse, wobei sich ein dem Spannerhebel zugehöriger erster Lagerpartner, bspw. eine Oberfläche, in Gleitkontakt mit einem dem Spannergehäuse zugehörigen zweiten Lagerpartner, bspw. ebenfalls eine Oberfläche, befindet. Besonders ist, dass sich zwischen dem Spannergehäuse oder dem Spannerhebel und dem jeweils zugehörigen Lagerpartner eine Elastizität befindet und dass dieser Lagerpartner als separates Lagerbauteil ausgebildet ist, das entgegen der Radialkraft der Elastizität radial schwimmend im Gleitlager angeordnet ist. Die Elastizität, bspw. durch den O-Ring, und der Zwischenring können sich in kinematischer Umkehr auch zwischen der Grundplatte und dem Gleitkontakt befinden. Verdrehsicherungen des Zwischenrings, etwa nach Art von Nasenaussparungen, müssen nicht zwingend rechteckig sein. Allerdings bietet sich diese Form an. Es ist vorteilhaft, wenn die Verdrehsicherungsfunktion vorgehalten ist, die aber mit etwas Spiel behaftet sein sollte, damit sich der Zwischenring radial bewegen kann.
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Die Erfindung wird nachfolgend mit Hilfe einer Zeichnung näher erläutert. Dabei werden unterschiedliche Ausführungsbeispiele vorgestellt. Es zeigen:
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1 eine perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäßen Riemenspanners,
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2 eine weitere Darstellung des Riemenspanners aus 1,
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3 eine umspritzte Grundplatte, welche einen Spannerhebel des Riemenspanners der 1 und 2 darstellt, in einer perspektivischen Darstellung,
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4 ein als Verschlussscheibe ausgebildeter Anteil des Spannergehäuses, welcher als Grundkörper agiert,
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5 ein mit dem Grundkörper zusammenwirkender Zwischenring, der die Funktion einer Gleiteinrichtung übernimmt,
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6 eine teilweise dargestellte Längsschnittdarstellung durch ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Riemenspanners,
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7 eine schematische Darstellung der Reaktion eines Dämpfers beim Abheben / Aufschlagen des Zwischenrings auf die Verschlussscheibe im verformten Zustand,
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8 die schematische Reaktion des Dämpfers beim Abheben / Aufschlagen der Grundplatte, im abgehobenen Zustand, also unverformten Zustand des Dämpfers / O-Ringes, wobei das Schlagen der umspritzten Grundplatte auf die Verschlussscheibe derart gemildert wird, dass der Zwischenring durch einen Dämpfer, nämlich den O-Ring schwingungs- und damit geräuschdämpfend eingesetzt ist,
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9 eine alternative Querschnittsgestaltung des Dämpfers, derart dass neben einem O-Ring aus Kunststoff-, Gummi- oder anderem Material auch eine V-ringartige Ausgestaltung realisiert ist, derart, dass durch Vorspannung der Lippen in gewissem Maße die Radialkraft zusätzlich erhöht wird, also eine quasi vorgespannte Dämpfereinrichtung einsetzbar ist,
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10 eine Variante, bei der eine Elastomer-Umspritzung des Zwischenrings so eingesetzt ist, dass die Elastomer-Umspritzung zwischen der Verschlussscheibe und dem Zwischenring, neben einer Adapterplatte eingesetzt ist, und
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11 eine andere Lösung, bei der neben der Lösung mit Zwischenring eine Geräuschdämpfung mit Einlegeteilen realisiert ist.
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Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen nur dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen. Merkmale der einzelnen Ausführungsbeispiele können auch untereinander ausgetauscht werden.
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In 1 ist ein erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Riemenspanners 1 dargestellt. Er weist ein Spannergehäuse 2 und einen radial dazu verlagerbaren Spannerhebel 3 auf. Am Spannerhebel 3 ist eine Spannrolle 4 beweglich angebunden, nämlich drehbar angebunden.
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In 2 ist der Spannerhebel 3 nach Art einer Grundplatte 5 ausgebildet, die einen Umspritzungsbereich 6 besitzt. Dieses Bauteil ist auch in 3 größer dargestellt.
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In der 4 ist das Spannergehäuse 2 (das dargestellte Bauteil ist die Verschlussscheibe 11), wie es neben dem Spannerhebel 3 gemäß der 2 angeordnet ist, dargestellt. In der 4 sind Vertiefungen 7 um 120° zueinander versetzt angeordnet und weisen eine rechteckige Ausprägung auf. In diese Ausprägungen / Vertiefungen 7 greifen Vorsprünge 8 eines Zwischenrings 9.
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Zurückkommend auf 2 sei auf eine Adapterplatte 10 hingewiesen, welche die Grundplatte 5 zwischen dem als Verschlussscheibe 11 ausgebildeten Spannergehäuse 2 und der Adapterplatte 10 einfängt.
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Die Vorsprünge 8 des Zwischenringes 9 stehen radial nach außen ab. Ein elastisches Dämpfungsbauteil 12 ist zwischen dem Zwischenring 9 und der Verschlussscheibe 11 eingesetzt.
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In 6 ist der Riemenspanner 1 in benachbarter Anordnung zu einem Generatorgehäuse 13 dargestellt. Im dort vorgestellten Ausführungsbeispiel ist ein Lagerpartner der Spannhebel 3, der die Grundplatte 5 besitzt, welche mit einer Umspritzung 14 im Umspritzungsbereich 6 versehen ist. Die Umspritzung 14 besteht aus Kunststoff, nämlich Polyamid, vorzugsweise PA46.
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Das Spannergehäuse 2 besitzt einen Grundkörper, nämlich die Verschlussscheibe 11 und eine Gleiteinrichtung, nämlich den Zwischenring 9. Dazwischen ist das elastische Dämpfungsbauteil 12, nach Art eines O-Ringes 15 eingesetzt. Benachbart zum O-Ring 15 ist die Adapterplatte 10 vorhanden. Radialkräfte wirken entlang des Pfeiles 16. Die Grundplatte 5 besteht aus Metall, vorzugsweise einer Aluminiumlegierung oder einer Stahllegierung, vorzugsweise ist sie als Tiefziehblech ausgebildet. Der O-Ring 15 ist axial vorgespannt und dadurch oval verformt.
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Die Verschlussscheibe 11 und/oder der Zwischenring 9 ist/sind aus Metall, insbesondere einer Aluminiumlegierung oder Stahl gefertigt. Wie in den 7 und 8 angedeutet, können die Radialkräfte 16 auch als resultierende Kräfte (Fres) bezeichnet werden.
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In 9 ist eine V-förmige Ausgestaltung des elastischen Dämpfungsbauteils 12 realisiert, wobei Lippen 17 schräg zueinander abstehen.
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In 10 ist die Umspritzung 14 gut zu erkennen, welche als Elastomer-Umspritzung ausgebildet ist.
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In 11 ist eine Gleitlagerbuchse 18 eingesetzt, die neben einer Lagerhülse 19 vorhanden ist. Ferner ist eine Reibscheibe 20 eingesetzt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Riemenspanner
- 2
- Spannergehäuse
- 3
- Spannerhebel
- 4
- Spannrolle
- 5
- Grundplatte
- 6
- Umspritzungsbereich
- 7
- Vertiefung
- 8
- Vorsprung
- 9
- Zwischenring
- 10
- Adapterplatte
- 11
- Verschlussscheibe
- 12
- elastisches Dämpfungsbauteil
- 13
- Generatorgehäuse
- 14
- Umspritzung
- 15
- O-Ring
- 16
- Radialkraft
- 17
- Lippe
- 18
- Gleitlagerbuchse
- 19
- Lagerhülse
- 20
- Reibscheibe
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102011084680 B3 [0003]
- EP 2557295 B1 [0004]
- DE 102012209028 A1 [0004]
- DE 102006022491 A1 [0016]
