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Die
Erfindung betrifft ein Spannelement oder Umlenkelement eines Zugmitteltriebs,
insbesondere für
eine Brennkraftmaschine, mit einer Riemenscheibe, die mittels eines
Wälzlagers
drehbar auf einem Befestigungsmittel gelagert ist, wobei das Befestigungsmittel
in einer Halterung des Spannelementes oder an einem Motorblock angebracht
ist und mit einem Distanzstück,
auf welchem ein Innenring des Wälzlagers
angeordnet ist und welches mit seiner vom Innenring abgewandten
Stirnseite an einer Halterung oder am Motorblock anliegt und das
Befestigungsmittel umgibt.
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In
Kraftfahrzeugen sind Zugmitteltriebe beispielsweise als Zahnriementriebe
zum Antrieb von Nockenwellen, oder als Keilriementrieb zum Antrieb von
Nebenaggregaten wie Kühlwasserpumpe,
Generator oder Klimakompressor bekannt. Wichtige Elemente dieser
Zugmitteltriebe stellen die Spann- und Umlenkelemente dar. Beide
Elemente zeichnen sich dadurch aus, dass sie aus einer Riemenscheibe
bestehen, die teilweise von dem Riemen des Zugmittel triebs umschlungen
werden. Aufgabe des Umlenkelementes ist es, die Mindestumschlingung
der Riemenscheiben beispielsweise der Nebenaggregate zu gewährleisten.
Spannelemente werden eingesetzt um den Riemen des Zugmitteltriebs
auf einer definierten konstanten Spannung zu halten und damit Schlupf
eines Riemens bzw. Überspringen
eines Zahnriemens zu vermeiden. Die Leerlaufriemenscheiben der Spann-
und Umlenkelemente bestehen im Wesentlichen aus einer Riemenscheibe,
auf der der Riemen des Zugmitteltriebs geführt wird. Die Riemenscheibe
ist mit Hilfe eines Wälzlagers
drehbar auf einer Welle gelagert, die an dem Spannelement bzw. dem
Motorblock befestigt ist. Mit Hilfe eines Distanzstückes zwischen
Innenring und Befestigungspunkt, wird ein definierter Abstand zwischen
Wälzlager/Riemenscheibe
und Halterung sichergestellt.
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Aus
der
DE 100 43 840
A1 ist ein gattungsbildendes Umlenkelement bekannt. Es
umfaßt
ein Wälzlager,
dessen Außenring
von einem aus Kunststoff hergestellten Ringkörper umschlossen ist. Der Innenring
des Wälzlager
liegt auf einem Führungsansatz
einer Befestigungsschraube und einem Distanzstück. Das Distanzstück ist über Vorsprünge mit
der Befestigungsschraube verbunden.
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Weiterhin
ist in
DE 100 13 978
A1 eine Rolle einer Spannvorrichtung eines Zugmitteltriebes
dargestellt. Sie besteht aus einem Wälzlager auf dessen Außenring
eine Riemenscheibe in Form eines spanlos umgeformten Blechteils
angebracht ist. Der Innenring des Wälzlagers ist wiederum mit einer
Befestigungsschraube und einem Distanzstück verbunden.
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Im
Betriebszustand der Leerlaufriemenscheibe treten im Wälzlager
Reibungseffekte auf, die zur Erwärmung
des Wälzlagers
führen.
Derartige Reibungseffekte sind z. B. die Rollreibung zwischen Wälzkörper und
Laufbahn, Schlupfeftekte zwischen Wälzkörpern und Laufringen, Reibung
zwischen Wälzkörpern und
Käfig und
Käfig und
Laufringen und Zwischen Riemenscheibe und Riemen bei Schlupf. Bei
abgedichteten Lagern tritt zusätzlich
eine Reibung zwischen den Dichtlippen und den Laufringen auf. Die
Größe dieser
Rei bungseffekte und damit die Erwärmung des Wälzlagers hängt sowohl von der Belastung
als auch von der Drehzahl des Wälzlagers ab.
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Drehzahl
und Belastung der Wälzlager
von Leerlaufriemenscheiben haben sich durch das Einfügen immer
neuer Nebenaggregate in den Nebenaggregatetrieb kontinuierlich erhöht, was
zu einer Steigerung der Lagertemperatur führt. Dies stellt hohe Ansprüche an die
einzelnen Komponenten des Wälzlagers,
und senkt insbesondere die Fett- und Dichtungsgebrauchsdauer, was
zu einer Lebensdauerverkürzung
des Wälzlagers
führt.
Zusätzlich
wird die Wärmeabfuhr
durch Schallabschirmungsmaßnahmen
oder Kompaktbauweise des Verbrennungsmotors negativ beeinflusst.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Die
Erfindung soll den dargestellten Problemen Rechnung tragen und die
Wärmeabfuhr
aus dem Wälzlager
der Riemenscheibe verbessern, was zu verbesserter Zuverlässigkeit
und längerer
Lebensdauer von Spann- und Umlenkelementen führt.
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Erfindungsgemäß wird diese
Aufgabe dadurch gelöst,
dass das Distanzstück
in thermischem Kontakt zum Innenring des Wälzlagers steht und aus einem
Material mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit besteht.
Der Vorteil dieser Anordnung besteht darin, dass die vom Lager produzierte
Wärmeenergie schnell
auf das Distanzstück übertragen
wird und in diesem vom Wälzlager
weggeführt
wird. Als Konsequenz bildet sich ein Wärmereservoir aus, dessen physische
Abmessungen deutlich größer als
die des Wälzlagers
alleine sind. Da die endgültige
Abfuhr der Wärme,
durch Effekte wie Konvektion, erzwungene Konvektion oder über Strahlung,
flächenabhängig sind,
führt dies
dazu, dass die vom Wälzlager
abgeführte
Wärmeenergie
effektiver und schneller aus der Umlenk- bzw. Spannrolle abgeführt und
an die Umwelt abgegeben werden kann.
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Vorteilhafterweise überragt
das Distanzstück im
Bereich des Wälzlager
den Innenring in radialer Richtung. Dadurch wird das Wälzlager
effektiv vor Schmutz und Spritzwasser geschützt.
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Zudem
ist auf eine wärmeleitoptimierte Oberflächenstruktur
zu achten. Weiterhin wird vorgeschlagen, dass das Distanzstück aus einer
Kupferlegierung besteht. Vorteilhaft wirkt sich hier die hohe Wärmeleitfähigkeit
(ca. 400 W/m K) aus.
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Auch
denkbar ist eine Ausführungsform,
in der das Distanzstück
aus einem Aluminiumdruckgussteil besteht. Auch hier wirkt sich die
hohe Wärmeleitfähigkeit
des Werkstoffs (ca. 150 W/m K) vorteilhaft auf den Wärmetransport
vom Wälzlager
weg aus.
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In
einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführung der
Erfindung ist zwischen dem Distanzstück und dem Innenring des Wälzlagers
eine Hülse
aus einem Material mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit angebracht, wobei die
Hülse in
der Bohrung des Wälzlagers
angebracht ist und die Innenfläche
des Innenrings des Wälzlagers
zumindest teilweise überdeckt. Durch
das Einfügen
einer Hülse
hoher Wärmeleitfähigkeit
zwischen Distanzstück
und Innenring kann die Kontaktfläche
zwischen Wärmequelle
(Wälzlagerinnenring)
und Wärmereservoir
(Distanzstück)
entscheidend vergrößert werden.
Dies führt
dazu, dass der thermische Übergangswiderstand
sinkt, wodurch die Wärmeabfuhr
begünstigt
wird.
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Vorteilhafterweise
ist die Hülse
durch spanloses Umformen eines Blechteils hergestellt. Dadurch erfolgt
die Fertigung kostengünstig
mit Hilfe eines einfachen Arbeitsprozesses.
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In
einer vorteilhaften Ausführung
besteht die Hülse
aus einer Kupferlegierung.
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Vorteilhafterweise
ist die Hülse
als Winkelhülse
ausgeführt
und der sich radial erstreckende Abschnitt des Distanzstückes steht
zumindest teilweise in Kontakt mit dem sich radial erstreckenden
Teil der Winkelhülse.
Das Vergrößern der
Kontaktfläche
kann dadurch erreicht werden, dass die axialen und radialen Abmessungen
der Hülse
denen des Wälzlagers und
des Distanzstücks
angepasst werden. Die Kontaktfläche
zwischen Innenring und Winkelhülse
kann durch die axialen Abmessungen der Winkelhülse beeinflusst werden, während die
Kontaktfläche
zwischen Winkelhülse
und Distanzstück
durch die radiale Abmessung der ringförmigen Scheibe der Winkelhülse vergrößert werden
kann. Der rasche Wärmetransport
zwischen diesen beiden Kontaktflächen wird
durch die gute Wärmeleitfähigkeit
des Materials gewährleistet.
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Eine
weitere Ausführungsform
der Erfindung sieht vor, dass zumindest auf eine der Kontaktflächen zwischen
Innenring, Distanzstück
und Hülse
Wärmeleitpaste
aufgebracht ist. Dies bietet den Vorteil, dass die Wärmeleitung
nicht nur über
die mikroskopischen Kontaktstellen zwischen Distanzstück und Innenring erfolgt,
sondern dass die Wärmeabfuhr über die
gesamte Kontaktfläche
gewährleistet
ist. Ein weiterer Vorteil ergibt sich daraus, dass mit Hilfe der
Wärmeleitpaste
die effektive Kontaktfläche
zwischen Innenring des Wälzlagers
und Distanzstück
erhöht
werden kann. Durch diese zwei Effekte kann die Wärmeableitung vom Innenring
des Wälzlagers
weg drastisch erhöht
werden.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist
die Kontaktfläche
zwischen Innenring und Distanzstück
durch Aufbringen einer Wärmeleitpaste
vergrößert. Durch
die größere Kontaktfläche ist
ein besserer Wärmeübetrag vom
Innenring zum Distanzstück
gewährleistet.
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Weiterhin
ist vorgesehen, daß das
Distanzstück
mit Kühlrippen
versehen ist. Durch diese Maßnahme
wird die effektive Oberfläche
des Wärmereservoirs
erhöht
und damit die endgültige
Wärmeabfuhr
durch Konvektion, erzwungene Konvektion oder Strahlung deutlich
begünstigt.
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In
weiteren Ausgestaltungen der Erfindung wird vorgeschlagen Radialgebläseschaufeln
an der Riemenscheibe auf der Seite des Distanzstückes anzubringen, die das Distanzstück mit Luft
beschaufeln. Durch diese Maßnahme
wird die endgültige
Wärmeabfuhr
durch erhöhte
erzwungene Konvektion begünstigt.
Dabei können
die Radialgebläseschaufeln als
separates Bauteil ausgeführt
sein, das an der Riemenscheibe befestigt wird oder die Riemenscheibe und
die Radialgebläseschaufeln
einteilig ausgeführt sein.
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Eine
vorteilhafte Ausführungsform
der Erfindung sieht vor, dass die Riemenscheibe und die Radialgebläseschaufeln
einteilig ausgeführt
und durch einen spanlosen Umformprozeß gefertigt sind. Dabei wird
durch einen spanlosen Umformungsprozess die Riemenscheibe aus einem
Blechteil gefertigt und anschließend im selben Arbeitsschritt
aus den radial verlaufenden Abschnitten der Riemenscheibe die Radialgebläseschaufeln
geformt. Die Vorteile dieser Ausführungsform sind einfache und
kostengünstige Herstellung
der Riemenscheibe inklusive Radialgebläseschaufeln und der Umstand,
dass kein zusätzliches
Bauteil benötigt
wird, wodurch das Gewicht des Bauteils nicht steigt und die Montage
vereinfacht wird.
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Weiterhin
wird vorgeschlagen, dass auf der vom Distanzstück abgewandten Stirnseite der
Riemenscheibe Schaufeln angebracht sind, die durch Lufteintrittsöffnungen
in der Riemenscheibe einen Luftstrom zum Wälzlager etablieren. Dabei sind
sowohl Ausführungsformen
erfasst, bei denen die Radialgebläseschaufeln als separates Bauteil
ausgeführt sind,
als auch Ausführungsformen
in denen Riemenscheibe und Radialgebläseschaufeln einteilig ausgeführt sind.
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Weiterhin
besteht auch hier die Möglichkeit die
Riemenscheibe mit den Lufteintrittsöffnungen und Schaufeln einteilig
aus einem spanlos umgeformten Blechteil zu fertigen.
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Kurze Beschreibung der
Zeichnungen
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Weitere
Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung
und aus den Zeichnungen, in der Ausführungsbeispiele der Erfindung
vereinfacht dargestellt sind. Es zeigen:
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1 Längsschnitt eines Spannelementes eines
Zugmitteltriebs,
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2 eine erste Ausführungsform
einer Rolle eines Spann- oder Umlenkelements im Längsschnitt,
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3 eine zweite Ausführungsform
einer Rolle eines Spann- oder
Umlenkelements im Längsschnitt,
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4 eine dritte Ausführungsform
einer Rolle eines Spann- oder Umlenkelements in einer 3-D Darstellung,
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5 eine vierte Ausführungsform
einer Rolle eines Spann- oder Umlenkelements in einer 3-D-Darstellung,
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6 eine fünfte Ausführungsform einer Rolle eines
Spann- oder Umlenkelements im Längsschnitt,
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Ausführliche
Beschreibung der Zeichnungen
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In 1 ist ein Spannelement 1 in
einem Längsschnitt
dargestellt. Es besteht aus einem ortsfest angeordneten Gehäuse 2,
auf dessen Lagerzapfen 3 eine Nabe 4 schwenkbar
angeordnet ist. An einem Ende der Nabe 4 schließt sich
ein Spannarm 5 an, der endseitig mit einer Rolle 6 versehen
ist. Die Rolle 6 besteht aus einer Riemenscheibe 7,
die über ein
Wälzlager 8 drehbar
mit einem Befestigungsmittel 9 verbunden ist. Zusätzlich liegt
das Wälzlager 8 auf
einem Distanzstück 10 auf. Über ein
Federmittel 11 kann die Rolle 6 des Spannelementes 1 gegen
einen Riemen R vorgespannt werden.
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Im
Folgenden soll die Erfindung anhand von Rollen 6 von Umlenkelementen 12 dargestellt
werden. Natürlich
können
diese erfindungsgemäßen Rollen 6 auch
in Spannelementen 1 Verwendung finden. 2 zeigt eine erfindungsgemäße Ausführung eines
Umlenkelements 12. Dargestellt ist eine Riemenscheibe 7,
bestehend aus einem spanlos umgeformten Blechteil, die über ein
Wälzlager 8 auf
einem Befestigungsmittel 9 drehbar gelagert ist. Das Befestigungsmittel 9 besteht
aus einem Gewindeabschnitt 13, einem Schaft 14,
einem Führungsan satz 15 und einem
Kopf 16. Die Riemenscheibe 7 setzt sich aus einem
sich axial erstreckenden längeren
Abschnitt 17 und einem sich axial erstreckenden kürzeren Abschnitt 18 zusammen,
wobei beide Abschnitte 17, 18 durch ein Verbindungsstück 19 verbunden
sind. Ein nicht dargestelltes Zugmittel wird an der äußeren Mantelfläche des
längeren
Abschnitts 17 geführt.
Die radial innen liegende Mantelfläche des kürzeren Abschnitts 18 ist
drehfest mit der äußeren Mantelfläche des
Außenrings 20 des
Wälzlagers 8 verbunden.
Dabei sind sowohl kraft- als auch form- sowie stoffschlüssige Verbindungen
denkbar. Der Innenring 21 des Wälzlagers 8 wird durch
den Führungsansatz 15 des
Befestigungsmittels 9 zentriert. Zusätzlich ist ein Distanzstück 10 derart
angebracht, dass der Innenring 21 des Wälzlagers 8 sich ebenfalls
auf diesem zentriert. Sowohl der Kopf 15 des Befestigungsmittels 9 als
auch das Distanzstück 10 überdecken
den Innenring 21 des Wälzlagers 8 in
radialer Richtung und sichern das Wälzlager 8 durch gezielte
Vorspannung gegen Lösen.
Im Betrieb des Spannelements 1 oder des Umlenkelements 12 wird
durch diverse Reibungsmechanismen im Wälzlager 8 Wärme erzeugt, die
bei nicht ausreichender Kühlung
die Dichtscheiben- (Elastomere) und Fettgebrauchsdauer und damit
die Lebensdauer des Lagers deutlich senkt. Die Wärmeabfuhr erfolgt hauptsächlich über die
Kontaktflächen
zwischen Außenring 20 mit
der Riemenscheibe 7 und Innenring 21 mit dem Führungsansatz 15 und
des Distanzstücks 10.
Dabei spielen drei Faktoren eine wesentliche Rolle. Erstens muss
der Wärmeübertrag über die
Kontaktfläche
zum Wärmereservoir
maximiert werden, zweitens ist es nötig die übergetretene Wärmemenge
schnell vom Wälzlager 8 weg
zu leiten und drittens muss die weggeleitete Wärmeenergie rasch an die Umwelt
abgegeben werden. Der Wärmeübertrag über die
Kontaktfläche hängt wiederum
von zwei Faktoren ab, der makroskopischen und mikroskopischen Kontaktfläche. Die makroskopische
Kontaktfläche
kann einfach durch eine größere Überdeckung
zwischen Innenring 21 und Distanzstück 10 erreicht werden.
Zu diesem Zweck ist zwischen dem Innenring 21 des Wälzlagers 8 und
dem Distanzstück 10 in
der vorliegenden Ausführungsform
eine Winkelhülse 22 angebracht.
Die Winkelhülse 22 überdeckt
den Innenring 21 auf einem größeren Bereich als das Distanzstück 10 und verbessert
dadurch den Wärmeleitkontaktwiderstand erheblich.
Des Weiteren ist die Winkelhülse 22 so ausge führt, dass
auch die Kontaktfläche
zwischen Winkelhülse 22 und
Distanzstück 10 deutlich
größer ist
als dies im Fall ohne Winkelhülse 22 der
Fall wäre. Die
Winkelhülse 22 ist
in vorteilhafter Weise so ausgeführt,
dass sie einen großen
Bereich der inneren Mantelfläche
des Innenrings 21 und dessen Stirnfläche überdeckt. In radialer Richtung
außerhalb
des Innenrings 21 ist die Winkelhülse 22 in axialer
Richtung vom Wälzlager 8 weg
versetzt, wodurch die radiale Ausdehnung der Winkelhülse 22 vergrößert werden kann,
ohne dass zusätzliche
Reibung zwischen Winkelhülse 22 und
Wälzlager 8 entsteht.
Gleichzeitig kann dadurch die Kontaktfläche zu dem Distanzstück 10 vergrößert werden,
da dieses ebenfalls sich weiter in radiale Richtung nach außen erstreckt
und in Kontakt mit der Winkelhülse 22 steht.
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Um
die Wärmeleitung
innerhalb der Winkelhülse 22 und
innerhalb des Distanzstücks 10 zu
erhöhen
wird vorgeschlagen, die Winkelhülse 22 aus
einer Kupferlegierung zu fertigen, deren Wärmeleitfähigkeit ungefähr 400 W/m
K beträgt
und das Distanzstück 10 ebenfalls
aus einer Kupferlegierung oder aus einer Aluminiumdruckgusslegierung
zu fertigen. Die Wärmeleitfähigkeit
der Aluminiumdruckgusslegierung liegt zwischen 150 W/m K und 160
W/m K.
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Durch
das Einfügen
der Winkelhülse 22 kann die
Kontaktfläche
zwischen Innenring 21 und Distanzstück 10 deutlich erhöht und damit
der Wärmefluss
vom Innenring 21 weg deutlich verbessert werden. Der Einsatz
von hoch wärmeleitfähigen Materialien
bei der Ausgestaltung der Winkelhülse 22 und/oder des
Distanzstücks 10 verbessert
den Wärmefluss
vom Innenring 21 weg innerhalb dieser Bauteile, was insgesamt
zu einer deutlich besseren Kühlung
der Lager führt.
Durch die längere
axiale Ausgestaltung des Distanzstücks 10 steht eine
große
Fläche
zur Verfügung
um die vom Wälzlager 8 dorthin geleitete
Wärmeenergie
an die Umwelt anzugeben. Dies kann über Mechanismen wie Konvektion,
erzwungene Konvektion und Strahlung erfolgen. Die Effizienz dieser
Mechanismen hängt
in starkem Maße
von der Größe der Oberfläche des
Wärmereservoirs
ab. Durch die Vergrößerung der
Fläche
des zu kühlenden
Bauteils wird nun natürlich
die endgültige
Wärmeabfuhr
deutlich erleichtert. Die Winkelhülse kann zusätzlich als
kraftschlüssiges
Element bzw. Transportsicherung dienen.
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3 zeigt eine weitere erfindungsgemäße Ausführungsform
einer Rolle 6 eines Spannelements 1 oder eines
Umlenkelements 12. Eine Riemenscheibe 7 ist über ein
Wälzlager 8 drehbar
auf einem Befestigungsmittel 9 angeordnet. Riemenscheibe 7 und Außenring 20 des
Wälzlagers 8 sind
drehfest miteinander verbunden. Weiterhin ist der Innenring 21 des Wälzlagers 8 ebenfalls
drehfest mit dem Befestigungsmittel 9 verbunden, wobei
sich das Wälzlager 8 in
radialer Richtung auf dem Führungsansatz 15 des Befestigungsmittels 9 abstützt. Weiterhin
ist ein Distanzstück 10 dargestellt,
auf dem sich der Innenring 21 zentriert. Gegen Lösen ist
der Innenring 21 durch den Kopf 16 und durch das
Distanzstücks 10 gesichert.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel
liegt der Innenring 21 direkt auf dem Distanzstück 10 auf.
Um die Kontaktfläche
zu erhöhen
wurde der Hohlraum 24 mit Wärmeleitpaste 25 aufgefüllt, wodurch
die makroskopische Kontaktfläche
und damit die Wärmeleitfähigkeit
zwischen Innenring 21 und Distanzstück 10 erhöht wird.
Weiterhin ist es denkbar, die Kontaktfläche zwischen Distanzstück 10 und
Innenring 21 durch das Aufbringen von Wärmeleitpaste 25 zwischen
die beiden Bauteile im mikroskopischen Bereich zu verbessern. Das
Distanzstück 10 ist
wiederum aus einem Material hoher Wärmeleitfähigkeit, vornehmlich einer
Kupferlegierung oder einer Aluminiumdruckgusslegierung, gefertigt.
Die am Innenring 21 des Wälzlagers 8 gespeicherte
Wärmeenergie kann
nun über
die vergrößerte Kontaktfläche schneller
in das Distanzstück 10 geleitet
werden und aufgrund der vorteilhaften Materialwahl im Distanzstück 10 schneller
vom Wälzlager 8 weggeführt werden. Durch
die Vergrößerung der
mikroskopischen und makroskopischen Kontaktflächen Innenring 21 und Distanzstück 10 wird
ein besserer Wärmetransport und
damit eine Absenkung der Lagertemperatur erreicht. Die Verteilung
der Wärmeenergie
auf das Wälzlager 8 und
das Distanzstück 10 erhöht die effektive
Kühlfläche und
verbessert damit wiederum das endgültige Abführen der Wärmeenergie an die Umwelt.
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4 zeigt eine weitere vorteilhafte
Ausführungsform
der Erfindung. Die Rolle 6 ist nahezu identisch mit denen
in 2 oder 3 dargestellten, weshalb
die gleichen Bezugszahlen verwendet werden. Deutlich zu erkennen
ist die Riemenscheibe 7, das Distanzstück 10 und das Befestigungsmittel 9. Einziger
Unterschied zu den vorherigen Ausgestaltungen sind die im radial
verlaufenden Abschnitt 23 der Riemenscheibe 7 angebrachten
Radialgebläseschaufeln 26.
In der dargestellten Ausführungsform sind
die Radialgebläseschaufeln 26 und
die Riemenscheibe 7 einteilig ausgebildet. Allerdings ist
es auch durchaus denkbar, die Radialgebläseschaufeln 26 extra
zu fertigen und sie an der Riemenscheibe 7 zu befestigen.
Aufgabe der Radialgebläseschaufeln 26 ist
es die Luftzirkulation am Distanzstück 10 zu erhöhen und
die Abgabe der Wärmeenergie
an die Umwelt zu beschleunigen.
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Die
Radialgebläseschaufeln 26 werden
vorzugsweise analog denen luftgekühlter Generatoren (Schaufeln
asymmetrisch) gefertigt.
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Es
wird vorgeschlagen, die Radialgebläseschaufeln 26 aus
dem Material des radialen Abschnitts 23 der Riemenscheibe 7 zu
formen. Zu diesem Zweck werden verschiedene Bereiche der Riemenscheibe 7 angestanzt,
wodurch eine Lasche 27 definiert wird. Durch das Anstanzen
werden Bereiche definiert, an denen die Lasche 27 keine
stoffliche Verbindung mehr mit dem Rest der Riemenscheibe 7 aufweist.
Anschließend
wird die Lasche 27 aus der Riemenscheibe 7 in
axialer Richtung zum Distanzstück 10 herausgebogen.
Die so hergestellten Radialgebläseschaufeln 26 können kastengünstig und
mit geringem Arbeitsaufwand während
des Formgebungsprozesses der Riemenscheibe 7 hergestellt werden.
Die Achsen 28, um die die Laschen 27 in axialer
Richtung gebogen werden, können
radial nach innen, zur Drehachse 31 der Rolle 6,
verlaufen oder einen beliebigen Anstellwinkel 32 kleiner
90° vorweisen.
Zur Geräuschoptimierung
ist es vorgesehen, für die
Radialgebläseschaufeln 26 einer
Riemenscheibe 7 verschiedene Anstellwinkel 32 zu
realisieren, wodurch Resonanzeffekte vermieden werden können und
die Lärmbelastung
sinkt.
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In
Verbindung mit den Merkmalen der Ausführungsformen aus 2 oder 3 ergibt sich damit ein effektiver Mechanismus
zur Kühlung
eines Wälzlagers 8.
Die vergrößerte Kontaktfläche zwischen
Wälzlager 8 und
Distanzstück 10 und
die Werkstoffwahl für
das Distanzstück 10 mit
einem hohen Wärmeleitwert
ermöglicht
eine effektive Wärmeenergieabfuhr
vom Wälzlager 8 zum
Distanzstück 10 in
den Bereich, der von den Radialgebläseschaufeln 26 effektiv
gekühlt
wird.
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5 und zeigt eine weitere
Ausführungsform
der Erfindung. Dargestellt ist wiederum die Rolle 6 eines
Umlenkelements 12. Die Ausführungsform ist nahezu identisch
mit der in 2 dargestellten,
weshalb die gleichen Bezugszahlen für gleiche Teile verwendet wurden.
Denkbar ist natürlich
auch eine Ausführungsform
nahezu identisch mit der aus 3. Zusätzlich zu
deren Merkmalen sind hier in der Riemenscheibe 7 Lufteintrittsöffnungen 29 ausgebildet, die
einen direkten Luftstrom 35 zu dem Wälzlager 8 etablieren.
Im vorliegenden Beispiel sind die Lufteintrittsöffnungen 29 mit Schaufeln 30 versehen,
die während
des Betriebs des Umlenkelementes 12 die Luftzirkulation
von außen
nach innen verstärken.
Die Luftströmung
von innen am Kugellager nach außen erfolgen.
Die Schaufeln 30 sind im vorliegenden Beispiel einteilig
mit der Riemenscheibe 7 ausgebildet. Allerdings ist es
auch möglich
die Schaufeln 30 als ein separates Bauteil auszuführen und
diese auf der Riemenscheibe 7 zu befestigen. Im Betrieb
der Riemenscheibe 7 wird nun Kühlluft mit Hilfe der Schaufeln 30 durch
die Lufteintrittsöffnungen 29 zum
Wälzlager 8 gelenkt,
wodurch eine effektive Kühlung
des Wälzlagers 8 stattfinden
kann. Die Schaufeln 30 können durch Anstanzen der Riemenscheiben 7 und
anschließendes
Herausbiegen kostengünstig
und mit geringem Fertigungsaufwand hergestellt werden. Ein weiterer
Vorteil dieser Ausführungsform
ist, dass durch die einteilige Ausführungsform keine neuen Komponenten
hinzugefügt
werden müssen
und dadurch kein Gewichtsnachteil entsteht.
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In 6 ist eine weitere Ausführungsform dargestellt,
die weitgehend mit der Ausführungsform aus 5 identisch ist, weshalb
die gleichen Bezugszeichen verwendet werden. Zusätzlich zu den Merkmalen der
Ausführungsform aus 5 sind auf dem Distanzstück (10)
Kühlrippen
(34) angebracht, um die Oberfläche des Distanzstückes (10)
zu erhöhen
und damit die Wärmeabfuhr
zu verbessern.
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Obwohl
nur Rollen 6 mit Riemenscheiben 7 bestehend aus
einem Blechumformteil gezeigt sind, bezieht sich die Erfindung natürlich auch
auf andere Ausführungsformen,
wie beispielsweise Riemenscheiben aus Kunststoff.
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Denkbar
sind natürlich
auch Kombinationen verschiedener Merkmale verschiedener Ausführungsformen.
Beispielsweise die Kombination von Radialgebläseschaufeln (26) mit
Kühlrippen
(34) am Distanzstück
(10).
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- 1
- Spannelement
- 2
- Gehäuse
- 3
- Lagerzapfen
- 4
- Nabe
- 5
- Spannarm
- 6
- Rolle
- 7
- Riemenscheibe
- 8
- Wälzlager
- 9
- Befestigungsmittel
- 10
- Distanzstück
- 11
- Federmittel
- 12
- Umlenkelement
- 13
- Gewindeabschnitt
- 14
- Schaft
- 15
- Führungsansatz
- 16
- Kopf
- 17
- längerer Abschnitt
- 18
- kürzerer Abschnitt
- 19
- Verbindungsstück
- 20
- Außenring
- 21
- Innenring
- 22
- Winkelhülse
- 23
- radialer
Abschnitt
- 24
- Hohlraum
- 25
- Wärmeleitpaste
- 26
- Radialgebläseschaufeln
- 27
- Lasche
- 28
- Achse
- 29
- Lufteintrittsöffnungen
- 30
- Schaufeln
- 31
- Drehachse
- 32
- Anstellwinkel
- 33
- Hülse
- 34
- Kühlrippen
- 35
- Luftstrom