DE10358889A1

DE10358889A1 - Spannvorrichtung für Riemen oder Ketten von Brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE10358889A1
Application number: DE2003158889
Authority: DE
Inventors: Bernd Dipl.-Ing. Hartmann; Werner Dipl.-Ing. Petri; Thomas Kraft; Michael Dipl.-Ing. Bogner; Johann Singer; Martin Dipl.-Ing. Assel
Original assignee: INA Schaeffler KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2003-12-16
Filing date: 2003-12-16
Publication date: 2005-07-14
Also published as: WO2005059402A1

Abstract

Bei einer Spannvorrichtung für Riemen oder Ketten von Brennkraftmaschinen, mit einem zylindrischen Gehäuse (1), einer in dem Gehäuse (1) angeordneten Rückstellfeder (3), die mit einem Ende an dem Gehäuse (1) und mit dem anderen Ende an einem in dem Gehäuse (1) angeordneten Reibkonus (5) axial abgestützt ist, welcher eine hülsenförmige Gestalt mit einer kreiszylindrischen Außenfläche (14) und einer konischen Innenfläche (8) aufweist, und mit einem Kolben (6), welcher in das Gehäuse (1) axial eingesteckt und an dem Reibkonus (5) axial abgestützt ist, wobei eine konische Mantelfläche (7) des Kolbens (6) an der konischen Innenfläche (8) des Reibkonus (5) anliegt und dieser einen achsparallelen Schlitz (13) aufweist sowie mit seiner kreiszylindrischen Außenfläche (14) an der inneren Oberfläche (15) des Gehäuses (1) anliegt, ist erfindungsgemäß in dem Gehäuse (1) zwischen dem Kolben (6) und der Rückstellfeder (3) ein Stützkörper (4) mit einer konischen Außenfläche (10) angeordnet, welche an einer weiteren konischen Innenfläche (9) des Reibkonus (5) anliegend abgestützt ist.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Spannvorrichtung für Zugmittel, wie Riemen oder Ketten, für Brennkraftmaschinen, mit einem zylindrischen Gehäuse, welches an einer seiner beiden Stirnseiten nach außen geöffnet ist, mit einer in dem Gehäuse angeordneten, als Druckfeder ausgebildeten Rückstellfeder, die mit einem Ende an dem Gehäuse und mit dem anderen Ende an einem in dem Gehäuse angeordneten Reibkonus axial abgestützt ist, welcher eine hülsenförmige Gestalt mit einer kreiszylindrischen Außenfläche und einer konischen Innenfläche aufweist, und mit einem für die Einwirkung auf ein Zugmittel vorgesehenen Kolben, welcher in das Gehäuse durch dessen geöffnete Stirnseite teilweise axial eingesteckt und entgegen der Wirkung der Rückstellfeder an dem Reibkonus axial abgestützt ist, wobei eine konische Mantelfläche des Kolbens an der konischen Innenfläche des Reibkonus anliegt und dieser einen an einer Umfangsstelle angeordneten, beispielsweise achsparallelen Schlitz aufweist, sowie mit seiner kreiszylindrischen Außenfläche an der inneren Oberfläche des Gehäuses anliegt.
Hintergrund der Erfindung
Zum Spannen von Riemen oder Ketten an Verbrennungsmotoren sind hyraulische Spanner bekannt, bei welchen Flüssigkeitsreibung für die Bewegungsdämpfung eines auf das Zugmittel einwirkenden Spannorgans ausgenutzt wird. Diese Spanner haben den Nachteil, daß Hydrauliköl, Ventile und Zuleitungen notwendig sind. Durch die Verwendung von ebenfalls bekannten mechanischen Spannvorrichtungen wird es dem Motorhersteller möglich, auf eine Ölversorgung für den Spanner zu verzichten, so daß sich der Ölhaushalt insgesamt verringern läßt und weniger gebohrte Ölkanäle am Motor erforderlich werden. Ein solcher Spanner kann einfacher und damit preiswerter als ein hydraulischer Spanner ausgeführt werden.

Aus der Druckschrift US 6,361,459 B1 ist eine Spannvorrichtung der eingangs genannten Art bekannt, mit einem in einem Gehäuse geführten Reibkonus mit konischer Innenfläche und einem Kolben mit konischer Mantelfläche, die auf die Innenfläche des Reibkonus einwirkt. Diese Anordnung hat zur Folge, daß bei einer in den Kolben eingeleiteten Abstützkraft eine entsprechende, in der Reibpaarung auftretende Normalkraft und dadurch Reibung erzeugt wird, so daß die axiale Bewegung des Kolbens innerhalb des Gehäuses gedämpft wird.

Zusammenfassung der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Spannvorrichtung so zu verbessern, daß die Reibkraft und die dieser entsprechende Dämpfung der Kolbenbewegung bei gleicher Abstützkraft deutlich erhöht ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in dem Gehäuse zwischen dem Kolben und der Rückstellfeder ein Stützkörper mit einer konischen Außenfläche angeordnet ist, welche an einer weiteren konischen Innenfläche des Reibkonus anliegend abgestützt ist.

Bei der erfindungsgemäßen Spannvorrichtung kann der Kolben nahezu unge hindert aus dem Gehäuse ausfahren, wenn sich die Vorspannung in dem Zugmittel verringert. In diesem Fall tritt fast keine Dämpfung auf. Wird bei Vergrößerung der Vorspannung des Zugmittels der Kolben aber von dem Zugmittel in das Gehäuse hineingedrückt, so tritt infolge der beiden konischen Innenflächen des Reibkonus und der anliegenden konischen Außenflächen des Kolbens und des Stützkörpers eine erhöhte Reibung und damit eine hohe Dämpfung der Kolbenbewegung in dem Gehäuse auf. Denn die Reibung wird erzeugt, indem die beiden konischen Flächenpaarungen die in den Spanner eingeleitete Axialkraft in radiale Anpresskräfte umsetzen.

Bei dieser Spannerausführung sind die als Dämpfungselemente wirkenden konischen Flächenpaare axial hintereinander, also „in Reihe" angeordnet. Mit der Bewegung des Kolbens weiter in das Gehäuse hinein und der dadurch bedingten Reibungsarbeit wird somit eine gerichtete Dämpfung der Kolbenbewegung erreicht. Mit der Bewegung des Kolbens teilweise aus dem Gehäuse heraus tritt eine nennenswerte Dämpfung jedoch nicht auf.

Nach einem weiteren Vorschlag betrifft die Erfindung eine Spannvorrichtung für Zugmittel, wie Riemen oder Ketten für Brennkraftmaschinen, mit einem zylindrischen Gehäuse, welches an einer seiner beiden Stirnseiten nach außen geöffnet ist, mit einer in dem Gehäuse angeordneten, als Druckfeder ausgebildeten Rückstellfeder, die mit einem Ende an dem Gehäuse und mit dem anderen Ende an einem für die Einwirkung auf ein Zugmittel vorgesehenen Kolben abgestützt ist, welcher in das Gehäuse durch dessen geöffnete Stirnseite teilweise axial eingesteckt ist.

Hier wird die erfindungsgemäße Aufgabe, eine hohe Dämpfung der Kolbenbewegung zu erzielen, dadurch gelöst, daß der Kolben von einem in dem Gehäuse angeordneten Reibkonus umgeben ist, welcher eine hülsenförmige Gestalt mit einer konischen Außenfläche, einer kreiszylindrischen Innenfläche und einem an einer Umfangsstelle befindlichen, beispielsweise achsparallelen Schlitz aufweist, wobei der Reibkonus mit seiner konischen Außenfläche an einer konischen Innenfläche des Gehäuses anliegend von einer in dem Gehäuse an geordneten Anpreßfeder angedrückt ist und mit einer kreiszylindrischen Innenfläche an der Mantelfläche des Kolbens anliegend angeordnet ist.

Durch den Einsatz der Anpreßfeder als einer zusätzlichen Feder ist in diesem Falle die Reibkraft unabhängig von der Position des Spanners, also des Kolbens in dem Gehäuse, so daß die erreichbare Dämpfung der Kolbenbewegung über den gesamten Hubbereich konstant ist. Bei dieser Spannerausführung sind die Rückstellfeder und die zusätzliche, die Dämpfung bewirkende Anpreßfeder „parallel" angeordnet.

Kurze Beschreibung der Zeichnung
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
1 eine mit einer Druckfeder und zwei konischen Reibflächenpaaren ausgeführte Spannvorrichtung in einem Axialschnitt;
2 eine mit zwei Druckfedern und einem konischen Reibflächenpaar ausgeführte Spannvorrichtung in einem Axialschnitt;
Ausführliche Beschreibung der Zeichnung
Die in 1 dargestellte erfindungsgemäße Spannvorrichtung weist ein kreiszylindrisches Gehäuse 1 auf, welches an einem stirnseitigen Ende mit einem Boden 2 verschlossen ist. An seinem anderen stirnseitigen Ende ist das Gehäuse 1 offen. An dem Boden 2 ist eine in dem Gehäuse 1 befindliche Rückstellfeder 3 mit einem Ende abgestützt. Mit ihrem anderen Ende stützt sich die Rückstellfeder 3 über einen Stützkörper 4 und einen Reibkonus 5 an einem Kolben 6 ab. Dieser ist in das Gehäuse 1 durch das offene Ende teilweise eingesteckt.
Auf einem Teil seiner Länge ist der Kolben 6 mit einer konischen Mantelfläche 7 versehen. Der Reibkonus 5 umgibt den Kolben 6 und liegt hier mit einer konischen Innenfläche 8 an der Mantelfläche 7 des Kolbens 6 an. Axial in Richtung zu der Rückstellfeder 3 schließt sich in dem Reibkonus 5 an der Innenfläche 8 eine weitere konische Innenfläche 9 an. Dort ist der Kolben 6 mit einer kreiszylindrischen Oberfläche versehen und wird von dem Stützkörper 4 umgeben, wobei dieser innerhalb des Reibkonus 5 angeordnet ist und mit einer konischen Außenfläche 10 an der weiteren konischen Innenfläche 9 des Reibkonus 5 anliegt.
Der Stützkörper 4 ist topfförmig ausgebildet und weist einen Boden 11 auf, an welchem die Rückstellfeder 3 mit einem Ende axial abgestützt ist. Innerhalb des Stützkörpers 4 umgibt die Rückstellfeder 3 die kreiszylindrische Oberfläche des Kolbens 6, der dort durch eine Zentrierbohrung 12 des Bodens 11 in den Stützkörper 4 eingesteckt ist.
Der Reibkonus 5 mit der konischen Innenfläche 8 und der weiteren konischen Innenfläche 9 ist an einer Umfangsstelle mit einem durchgehenden Schlitz 13 versehen, der im vorliegenden Ausführungsbeispiel achsparallel verläuft. Es ist aber auch eine andere Schlitzform möglich, sie könnte beispielsweise wendelförmig sein. Der Reibkonus 5 liegt mit einer kreiszylindrischen Außenfläche 14 an einer kreiszylindrischen inneren Oberfläche 15 des Gehäuses 1 an.
Beim Eindrücken des Kolbens 6 in das Gehäuse 1 entgegen der Wirkung der Rückstellfeder 3 ruft die in den Kolben 6 eingeleitete Abstützkraft eine entsprechende Normalkraft an dem geschlitzten Reibkonus 5 in der Reibpaarung der konischen Flächen 7 und 8 sowie der konischen Flächen 9 und 10 hervor, so daß sich eine Reibung ergibt, welche die Einschubbewegung des Kolbens 6 in das Gehäuse 1 abdämpft. Dabei wird bei dieser Ausführung im Gegensatz zu einer Ausführung ohne Stützkörper die Reibkraft durch den Stützkörper 4 deutlich erhöht, bei geeigneten Abmessungen sogar verdoppelt.
Ein Ausfahren des Kolbens 6 aus dem Gehäuse 1 infolge der Wirkung der Rückstellfeder 3 kann dagegen ungehindert ohne nennenswerte Reibung er folgen, so daß bei dieser Bewegung keine nennenswerte Dämpfung auftritt.
Bei der in 2 dargestellten Spannvorrichtung mit einem kreiszylindrischen Gehäuse 16, welches an einem stirnseitigen Ende einen Boden 17 aufweist, und an dem anderen stirnseitigen Ende offen ist, stützt sich eine als Schraubendruckfeder ausgebildete Rückstellfeder 18 mit einem Ende an dem Boden 17 und mit dem anderen Ende innerhalb eines Kolbens 19 an dessen Boden 20 ab, welcher sich außerhalb des Gehäuses 16 befindet. Der Kolben 19 ist als einseitig geschlossenes kreiszylindrisches Rohr ausgebildet, welches auf einem Teil seiner Länge in dem Gehäuse 16 eingesteckt und axial verschiebbar geführt ist.
In dem Gehäuse 16 ist der Kolben 19 von einem mit einem Längsschlitz versehenen Reibkonus 21 umgeben. Dieser liegt mit einer konischen Außenfläche 22 an einer konischen Innenfläche 23 des Gehäuses 16 an, während eine kreiszylindrische Innenfläche 24 des Reibkonus 21 an der kreiszylindrischen Mantelfläche 25 des Kolbens 19 anliegt.
Der Reibkonus 21 wird von einer in dem Gehäuse 16 angeordneten Anpreßfeder 26 axial zum Boden 17 hin gedrückt, so daß zwischen der kreiszylindrischen Innenfläche 24 des geschlitzten Reibkonus 21 und der kreiszylindrischen Mantelfläche 25 des Kolbens 19 eine Reibung auftritt, welche die axiale Bewegung des Kolbens 19 in dem Gehäuse 16 in beiden Bewegungsrichtungen abdämpft. Durch den Einsatz der Anpreßfeder 26 zusätzlich zu der Rückstellfeder 18 ist die Reibkraft unabhängig von der Position des Kolbens 19 in dem Gehäuse 16. Die erzielbare Dämpfung der Kolbenbewegung ist somit über den gesamten Hubbereich des Kolbens 19 konstant.

1: Gehäuse
2: Boden
3: Rückstellfeder
4: Stützkörper
5: Reibkonus
6: Kolben
7: konische Mantefläche
8: konische Innenfläche
9: konische Innenfläche
10: konische Außenfläche
11: Boden
12: Zentrierbohrung
13: Schlitz
14: kreiszylindrische Außenfläche
15: innere Oberfläche
16: Gehäuse
17: Boden
18: Rückstellfeder
19: Kolben
20: Boden
21: Reibkonus
22: konische Außenfläche
23: konische Innenfläche
24: kreiszylindrische Innenfläche
25: kreiszylindrische Mantelfläche
26: Anpreßfeder

Claims

Spannvorrichtung für Zugmittel, wie Riemen oder Ketten, für Brennkraftmaschinen, mit einem zylindrischen Gehäuse (1), welches an einer seiner beiden Stirnseiten nach außen geöffnet ist, mit einer in dem Gehäuse (1) angeordneten, als Druckfeder ausgebildeten Rückstellfeder (3), die mit einem Ende an dem Gehäuse (1) und mit dem anderen Ende an einem in dem Gehäuse (1) angeordneten Reibkonus (5) axial abgestützt ist, welcher eine hülsenförmige Gestalt mit einer kreiszylindrischen Außenfläche (14) und einer konischen Innenfläche (8) aufweist, und mit einem für die Einwirkung auf ein Zugmittel vorgesehenen Kolben (6), welcher in das Gehäuse (1) durch dessen geöffnete Stirnseite teilweise axial eingesteckt und entgegen der Wirkung der Rückstellfeder (3) an dem Reibkonus (5) axial abgestützt ist, wobei eine konische Mantelfläche (7) des Kolbens (6) an der konischen Innenfläche (8) des Reibkonus (5) anliegt und dieser einen an einer Umfangsstelle angeordneten, beispielsweise achsparallelen Schlitz (13) aufweist, sowie mit seiner kreiszylindrischen Außenfläche (14) an der inneren Oberfläche (15) des Gehäuses (1) anliegt, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Gehäuse (1) zwischen dem Kolben (6) und der Rückstellfeder (3) ein Stützkörper (4) mit einer konischen Außenfläche (10) angeordnet ist, welche an einer weiteren konischen Innenfläche (9) des Reibkonus (5) anliegend abgestützt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Stützkörper (4) topfförmig mit einem Boden (11) ausgeführt ist, an welchem die Rückstellfeder (3) mit einem Ende axial abgestützt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Boden (11) des Stützkörpers (4) eine Zentrierbohrung (12) aufweist, mit welcher er längs eines zylindrischen Endbereichs des Kolbens (6) axial verschieblich geführt ist.
Spannvorrichtung für Zugmittel, wie Riemen oder Ketten, für Brennkraftmaschinen, mit einem zylindrischen Gehäuse (16), welches an einer seiner beiden Stirnseiten nach außen geöffnet ist, mit einer in dem Gehäuse (16) angeordneten, als Druckfeder ausgebildeten Rückstellfeder (18), die mit einem Ende an dem Gehäuse (16) und mit dem anderen Ende an einem für die Einwirkung auf ein Zugmittel vorgesehenen Kolben (19) abgestützt ist, welcher in das Gehäuse (16) durch dessen geöffnete Stirnseite teilweise axial eingesteckt ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (19) von einem in dem Gehäuse (16) angeordneten Reibkonus (21) umgeben ist, welcher eine hülsenförmige Gestalt mit einer konischen Außenfläche (22), einer kreiszylindrischen Innenfläche (24) und einem an einer Umfangsstelle befindlichen beispielsweise achsparallelen Schlitz aufweist, wobei der Reibkonus (21) mit seiner konischen Außenseite (22) an einer konischen Innenfläche (23) des Gehäuses (16) anliegend von einer in dem Gehäuse (16) angeordneten Anpreßfeder (26) angedrückt ist und mit seiner kreiszylindrischen Innenfläche (24) an der Mantelfläche (25) des Kolbens (19) anliegend angeordnet ist.