DE102020105897A1

DE102020105897A1 - Riemenspanner

Info

Publication number: DE102020105897A1
Application number: DE102020105897.7A
Authority: DE
Inventors: Christof Faria
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2020-03-05
Filing date: 2020-03-05
Publication date: 2021-09-09

Abstract

Vorgeschlagen ist ein Riemenspanner (1', 1'') eines Startergenerator-Riementriebs einer Brennkraftmaschine, umfassend:- eine am Startergenerator (2) befestigte Basis (3),- zwei auf der Basis drehbar gelagerte Spannhebel (4', 5'; 4'', 5''), die jeweils auf einer Seite des Spannhebeldrehpunkts (6, 7) eine Spannrolle (8) und auf der anderen Seite des Spannhebeldrehpunkts einen Federteller (9', 10'; 9'', 10'') drehbar lagern,- und eine an den Federtellern stirnseitig anliegende Schraubendruckfeder (13), die die Spannrollen aufeinander zu kraftbeaufschlagt.Es soll sich jeweils der Federtellerdrehpunkt eines Federtellers auf einem zur Längsachse (18) der Schraubendruckfeder konzentrischen Strahl (19) befinden, dessen Anfangspunkt (20) zwischen den Federstirnseiten (16, 17) ist und der durch die Federstirnseite verläuft, die am anderen Federteller anliegt.

Description

Die Erfindung betrifft einen Riemenspanner eines Startergenerator-Riementriebs einer Brennkraftmaschine, umfassend:

- eine am Startergenerator befestigte Basis,
- zwei auf der Basis drehbar gelagerte Spannhebel, die jeweils auf einer Seite des Spannhebeldrehpunkts eine Spannrolle und auf der anderen Seite des Spannhebeldrehpunkts einen Federteller drehbar lagern,
- und eine an den Federtellern stirnseitig anliegende Schraubendruckfeder, die die Spannrollen aufeinander zu kraftbeaufschlagt.

Ein derartiger Riemenspanner ist beispielsweise aus der US 2019/0285149 A1 bekannt. Die Drehlagerung der Federteller ermöglicht es, dass sich die Federteller an den Stirnseiten der dazwischen freitragend eingespannten Schraubendruckfeder ausrichten und so keine Querkräfte in die Schraubendruckfeder einleiten. Dennoch ist aufgrund der erforderlichen Federcharakteristik mit entsprechender Federmindestlänge das unerwünschte Ausknicken der Schraubendruckfeder praktisch unvermeidbar. Das mit dem sogenannten S-Schlag einhergehende Ausknicken ist in 7 der o.g. Schrift illustriert.
Der aus der WO 2017 / 205 976 A1 bekannte Riemenspanner hat ein Federbein, das die Schraubendruckfeder und ein die Federteller miteinander verbindendes Schubgelenk umfasst. Ein solches Federbein verhindert zwar das Federausknicken, ist konstruktiv aber vergleichsweise aufwändig und dementsprechend teuer.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Riemenspanner der eingangs genannten Art mit einer konstruktiv einfachen und gleichzeitig ausreichend knicksicheren Befederung der Spannhebel anzugeben.
Die Lösung der Aufgabe ergibt sich aus den Merkmalen des Anspruchs 1. Demnach soll sich jeweils der Federtellerdrehpunkt eines Federtellers auf einem zur Längsachse der Schraubendruckfeder konzentrischen Strahl befinden, dessen Anfangspunkt zwischen den Federstirnseiten ist und der durch die Federstirnseite verläuft, die am anderen Federteller anliegt.
Unter dem Begriff ‚Strahl‘ ist der mathematische Strahl, auch als Halbgerade bezeichnet, zu verstehen.
Die erfindungsgemäße Positionierung der Federtellerdrehpunkte bewirkt eine stabile Anlenkung der Federteller, die sich dementsprechend stets in einer zum Spannhebel relativen Drehposition ausrichten können, in der die Schraubendruckfeder ihre größte (energieärmste) Länge einnimmt. Die aus der zitierten US 2019/0285149 A1 bekannte Drehlagerung der Federteller ist demgegenüber labil, da die Federteller stets das Bestreben haben, zu verkippen und sich um 180° in Richtung (energieärmerer) Federentspannung zu verdrehen. Die stabile Drehlagerung der Federteller reduziert oder verhindert dieses Wegkippen der Federteller und folglich den unerwünschten S-Schlag der Schraubendruckfeder.
Die Federtellerdrehpunkte sind jeweils entweder durch eine Bolzen-Bohrung-Verbindung oder durch ein Federtellerdrehgelenk mit einer Gelenkpfanne und einem darin gelagerten Gelenkkopf gebildet. Unter einer Gelenkpfanne ist - dem üblichen Sprachgebrauch entsprechend - ein muldenförmiger Gelenkpartner zu verstehen, dessen Kontaktbereich sich über einen Bogenwinkel von maximal 180° erstreckt. Folglich können die lediglich innerhalb dieses Bogenwinkels belastbaren Federtellerdrehgelenke in Längsrichtung der Schraubendruckfeder zusammengesetzt werden. Dies ist bei den (vergleichsweise kostenintensiven) Bolzen-Bohrung-Verbindungen freilich nicht möglich. Vorzugsweise sind die Gelenkpfannen durch die Spannhebel und die Gelenkköpfe durch die Federteller gebildet. Eine dazu umgekehrte Anordnung ist möglich.
Die Federtellerdrehpunkte können sich insbesondere bei den Bolzen-Bohrung-Verbindungen konstruktiv bedingt zwischen den Federstirnseiten befinden.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus den Zeichnungen mit zwei Ausführungsbeispielen erfindungsgemäßer Riemenspanner eines Nebenaggregate-Riementriebs einer Brennkraftmaschine. Es zeigen:

1 den aus dem zitierten Stand der Technik bekannten Riemenspanner;
2a den ersten Riemenspanner;
2b den ersten Riemenspanner ohne Schraubendruckfeder;
2c einen Federteller des ersten Riemenspanners im Schnitt I-I gemäß 2b;
3 die Federtellerdrehgelenke des zweiten Riemenspanners als schematische Einzelheit mit unterbrochen dargestellter Schraubendruckfeder .

In 1 ist ein Startergenerator-Riementrieb einer Brennkraftmaschine mit einem bekannten Riemenspanner 1 dargestellt. Dieser umfasst eine am Startergenerator 2 befestigte Basis 3 und zwei darauf drehbar gelagerte Spannhebel 4 und 5, die jeweils auf einer Seite der Spannhebeldrehpunkte 6 bzw. 7 eine Spannrolle 8 und auf der anderen Seite der Spannhebeldrehpunkte 6, 7 einen Federteller 9 und 10 drehbar lagern. Die Vorspannung des die Generatorriemenscheibe 11 und die Spannrollen 8 umschlingenden Riemens 12 wird durch eine Schraubendruckfeder 13 erzeugt, die an den Federtellern 9, 10 stirnseitig anliegt und deren Federkraft die Spannrollen 8 aufeinander zu kraftbeaufschlagt.
Die Drehlagerung der Federteller 9, 10 erfolgt an Federtellerdrehpunkten 14 und 15, die bezüglich der Längserstreckung der Schraubendruckfeder 13 jeweils jenseits der Federstirnseiten 16 und 17 positioniert sind. Aufgrund dieser Drehpunktpositionierung ist die Anlenkung der Federteller 9, 10 labil, die grundsätzlich das Bestreben haben, um 180° in den energieärmeren Zustand der Schraubendruckfeder 13 herum zu kippen und folglich unter Ausknicken der Schraubendruckfeder 13 weg zu kippen drohen.
Die in den 2 und 3 dargestellten Ausführungsbeispiele erfindungsgemäßer Riemenspanner 1' und 1'' verringern oder beseitigen das Ausknickrisiko der Schraubendruckfeder 13 durch eine stabile Anlenkung ihrer Federteller 9', 10' bzw. 9", 10". Die stabile Anlenkung wird geometrisch dadurch erzeugt, dass sich die Federtellerdrehpunkte 14', 15' bzw. 14", 15" jeweils auf einem zur Längsachse 18 der Schraubendruckfeder 13 konzentrischen Strahl befinden, dessen Anfangspunkt zwischen (einschließlich an) den Federstirnseiten 16, 17 ist und der durch die Federstirnseite verläuft, die am anderen Federteller anliegt. Das ist in 3 für den Federteller 9" mit dem Federtellerdrehpunkt 14'' und den zugehörigen Strahl 19 dargestellt und gilt für die anderen Federtellerdrehpunkte 15" und 14', 15' analog. Der Anfangspunkt 20 des Strahls 19 befindet sich zwischen den Federstirnseiten 16, 17, und der Strahl 19 verläuft durch die Federstirnseite 17, die am anderen Federteller 10'' anliegt.
Bei beiden Riemenspannern 1', 1'' befinden sich die stabilisierenden Federtellerdrehpunkte 14', 15' bzw. 14'', 15'' innerhalb der Längserstreckung der Schraubendruckfeder 13, d.h. zwischen ihren Federstirnseiten 16, 17. In einer nicht dargestellten Alternative kann die stabilisierende Position der Federtellerdrehpunkte 14', 15' und 14", 15" auf dem zugehörigen Strahl bezüglich der Längserstreckung der Schraubendruckfeder 13 jenseits der Federstirnseite 16 bzw. 17 sein, die am jeweils anderen Federteller 9', 9" bzw. 10', 10" anliegt.
Der Riemenspanner 1' hat gemäß 2b Federtellerdrehpunkte 14', 15', die jeweils durch eine Bolzen-Bohrung-Verbindung gebildet sind. Die den Bolzen 21 aufnehmende Bohrung 22 geht aus 2c hervor, die den geschnittenen Federteller 9' als Einzelheit im Schnitt I-I aus 2b zeigt.
Die Federtellerdrehpunkte 14'', 15'' des Riemenspanners 1'' sind gemäß 3 jeweils als Federtellerdrehgelenk mit einer Gelenkpfanne 23 und einem darin - zumindest in Drehrichtung der Federteller 9'', 10'' - verdrehbar gelagerten Gelenkkopf 24 gebildet. Die Gelenkpfannen 23 sind als Kalotte an den Spannhebeln 4" und 5" angeformt. Bei den Gelenkköpfen 24 handelt es sich um radial auswärtige Kragen der Federteller 9", 10". Vorliegend sind sowohl die Gelenkpfannen 23 als auch die Gelenkköpfe 24 mit identischem Kugelradius R im Gelenkkontakt sphärisch. In einer alternativen Ausführung kann einer der Gelenkpartner sphärisch und der andere Gelenkpartner ein sogenanntes gotisches Profil mit zwei im Mittelpunkt versetzten Kugelradien haben.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 2019/0285149 A1 [0002, 0007]

Claims

Riemenspanner (1', 1'') eines Startergenerator-Riementriebs einer Brennkraftmaschine, umfassend: - eine am Startergenerator (2) befestigte Basis (3), - zwei auf der Basis (3) drehbar gelagerte Spannhebel (4', 5'; 4'', 5''), die jeweils auf einer Seite des Spannhebeldrehpunkts (6, 7) eine Spannrolle (8) und auf der anderen Seite des Spannhebeldrehpunkts (6, 7) einen Federteller (9', 10'; 9'', 10'') drehbar lagern, - und eine an den Federtellern (9', 10'; 9'', 10'') stirnseitig anliegende Schraubendruckfeder (13), die die Spannrollen (8) aufeinander zu kraftbeaufschlagt, dadurch gekennzeichnet, dass sich jeweils der Federtellerdrehpunkt (14', 15'; 14'', 15'') eines Federtellers (9', 10'; 9'', 10'') auf einem zur Längsachse (18) der Schraubendruckfeder (13) konzentrischen Strahl (19) befindet, dessen Anfangspunkt (20) zwischen den Federstirnseiten (16, 17) ist und der durch die Federstirnseite (16, 17) verläuft, die am anderen Federteller (9', 10'; 9'', 10'') anliegt.
Riemenspanner (1', 1'') nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Federtellerdrehpunkte (14', 15'; 14'', 15'') zwischen den Federstirnseiten (16, 17) befinden.
Riemenspanner (1') nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Federtellerdrehpunkte (14', 15') jeweils durch eine Bolzen-Bohrung-Verbindung gebildet sind.
Riemenspanner (1'') nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Federtellerdrehpunkte (14'', 15'') jeweils durch eine Gelenkpfanne (23) und einen darin gelagerten Gelenkkopf (24) gebildet sind.
Riemenspanner (1'') nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Gelenkpfannen (23) durch die Spannhebel (4'', 5'') und die Gelenkköpfe (24) durch die Federteller (9'', 10'') gebildet sind.