DE19524403A1 - Lager für einen Riemenspannarm - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Lager für einen Riemenspannarm, mit einem Lagerteil, durch das eine Schwenkachse für den Rie­ menspannarm definiert ist, einer mit dem Riemenspannarm ver­ bundenen Lagerhülse, die um die Achse verschwenkbar auf dem Lagerteil angeordnet ist und die durch eine Sicherungsein­ richtung in axialer Richtung gesichert ist.

Ein derartiges Lager für einen Riemenspannarm ist aus der deutschen Patentanmeldung 19 501 685.8 bekannt. Solche Lager werden zur schwenkbaren Halterung von Riemenspannarmen in be­ kannten Riemenspanneinrichtungen eingesetzt.

Bei solchen Riemenspanneinrichtungen ist ein abgewinkelter Spannarm an einem Ende über das Lager an einem Maschinenteil, beispielsweise an einem Steuergehäuse eines Motors, falls ein Keilriemen gespannt werden soll, drehbar gehaltert. An seinem anderen Ende wird der Spannarm durch eine Feder beaufschlagt. Weiterhin ist im Bereich des Abknickpunktes des Spannarmes eine drehbar gelagerte Riemenscheibe für die Anlage gegen einen zu spannenden Riemen vorgesehen. Durch die Kraftbeauf­ schlagung des Spannarmes wird die Riemenscheibe gegen den Riemen gedrückt und dadurch wird der Riemen gespannt gehal­ ten.

Das bekannte, in Fig. 2 dargestellte Lager der Riemenspann­ einrichtung umfaßt ein Lagerteil 1, das einen Basisabschnitt 10 und einen hülsenförmigen Abschnitt 11 aufweist. Auf dem hülsenförmigen Abschnitt 11 ist die Lagerhülse 2 drehbar um eine Achse 3 angeordnet. In axialer Richtung wird die Lager­ hülse 2 durch einen Bolzen 6 gesichert. Der Bolzen wird hier­ zu durch die Mittelbohrung des hülsenförmigen Abschnittes 11 geführt und an einem Maschinenteil 16 befestigt. Dies kann beispielsweise durch einen schraubenförmigen Bolzen 6 und ein an dem Maschinenteil 16 vorgesehenes Gewinde realisiert wer­ den.

Nachteil des dargestellten Lagers ist es, daß Riemenschwin­ gungen des zu spannenden Riemens auftreten können.

Ein solches Lager hat zwangsläufig im Rahmen der Herstel­ lungstoleranzen von Lagerteil und Lagerhülse ein Spiel.

Deshalb ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, das ein­ gangs genannte Lager zu verbessern.

Diese Aufgabe wird bei einem Lager der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß auf dem Lagerteil eine oder mehrere Tellerfedern und eine Dämpfungsscheibe vorgese­ hen sind, und daß die Lagerhülse durch die Sicherungseinrich­ tung unter einer durch die Tellerfeder oder die Tellerfedern in axialer Richtung erzeugten Vorspannung gegen das Lagerteil drehbar festgelegt ist.

In dem erfindungsgemäßen Lager wird durch die in der Teller­ feder oder den Tellerfedern erzeugte Federkraft eine Reib­ dämpfung der Lagerhülse und des damit verbundenen Hebelarmes bewirkt. Durch diese Dämpfung können Schwingungen des zu spannenden Riemens absorbiert werden.

Aufgrund der Vorspannung der Tellerfedern liegen Lagerteil und Lagerhülse über gegebenenfalls weitere Zwischenglieder derart gegeneinander an, daß kein Spiel mehr vorhanden ist. Damit entfallen störende Schwingungen des Spannarmes in Quer­ richtung.

Bedingt durch den Aufbau des Lagers, kann die Vorspannung stufenlos durch Veränderung der Position in axialer Richtung, bei der die Sicherungseinrichtung befestigt wird, eingestellt werden. Dadurch können bei der Fertigung höhere Toleranzen der einzelnen Lagerteile in Kauf genommen werden, da diese Toleranzen durch diesen Aufbau ausgeglichen werden können. Weiterhin kann bei dem Zusammenbau des Lagers eine Dämpfung, die dem speziellen Zweck angepaßt ist, problemlos eingestellt werden.

Darüber hinaus können bei einem derartigen Aufbau die Federn den Abrieb, der an der Reibfläche entsteht, kompensieren. Durch eine geeignete Wahl der Vorspannung kann demnach eine hinreichende Dämpfung für eine lange Zeitdauer gesichert wer­ den.

Ebenfalls aufgrund des Aufbaus kann das Lager bereits vorge­ fertigt geliefert werden.

Durch Verwendung von Tellerfedern kann eine hohe Reibdämpfung auf engstem Raum erzeugt werden. Somit kann das Lager mit den gleichen Abmessungen wie bekannte Lager hergestellt werden. Dadurch können auch bereits vorhandene Riemenspanneinrichtun­ gen problemlos und kostengünstig nachgerüstet werden.

Vorteilhafterweise kann das Lagerteil durch einen zylinder­ förmigen Sockel mit Mittelbohrung, in die ein Bolzen verpreßt ist, ausgebildet werden. Dadurch ist es möglich, wenn der Bolzen mit einer Mittelbohrung versehen ist, bekannte Halte­ rungen für das Lager zu verwenden. Insbesondere entfällt da­ durch eine zusätzliche Kosten verursachende Modifikation des Maschinenteiles, an dem das Lager befestigt werden soll.

Die Sicherungseinrichtung kann vorteilhafterweise mit dem Bolzen verstemmt, verschweißt oder verschraubt werden.

In einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Dämpfungs­ scheibe aus Kunststoff, beispielsweise Polyamid 6.6 oder Po­ lyamid 4.6, hergestellt. Dadurch können bei geringem Abrieb sehr günstige Dämpfungscharakteristika der Dämpfungsscheibe erzielt werden. Hierdurch können Lager mit hoher Lebensdauer hergestellt werden. Außerdem tritt bei Kunststoffscheiben keine Geräuschentwicklung auf und eine zusätzliche Schmierung des Lagers ist nicht erforderlich.

Vorteilhafterweise kann eine ringförmige Scheibe in axialer Richtung zwischen der Tellerfeder oder den Tellerfedern und der Lagerhülse vorgesehen werden. Durch diese Scheibe kann die durch die Tellerfeder oder die Tellerfedern ausgeübte Kraft gleichmäßig auf eine Seitenfläche der Lagerhülse über­ tragen werden. Dadurch wird eine einseitige Abnützung der Seitenfläche der Lagerhülse verhindert, wodurch sich die Le­ bensdauer des Lagers erhöht.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung können an der Lager­ hülse eine ringförmige Scheibe und/oder in radialer Richtung zwischen Lagerteil und Lagerhülse eine weitere Hülse zur Ver­ ringerung der Reibung vorgesehen werden. Vorteilhafterweise können die reibungsverringernde ringförmige Scheibe und die reibungsverringernde Hülse aus Bronzefolie, in die die PTFE eingelagert ist, gebildet werden. Durch diese Scheibe und/oder Hülse kann auch auf eine zusätzliche Schmierung des Lagers verzichtet werden. Es kann somit ein wartungsfreies Lager hergestellt werden.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgen­ den, beispielhaften Beschreibung einer bevorzugten Ausfüh­ rungsform unter Bezugnahme auf die Zeichnung. Es zeigen:

Fig. 1 eine Schnittansicht des Lagers gemäß einer Ausfüh­ rungsform der Erfindung, und

Fig. 2 eine Schnittansicht eines Lagers gemäß dem Stand der Technik.

In Fig. 1 ist mit dem Bezugszeichen 1 ein Lagerteil bezeich­ net. Dieses Lagerteil umfaßt eine zylinderförmige Hülse 11, auf der an einem Ende ein Ring 10 aufgesetzt und befestigt ist. Die Hülse 11 kann hierzu beispielsweise in den Ring 10 verpreßt werden. Es ist auch möglich, das Lagerteil ein­ stückig auszubilden.

Gemäß Fig. 1 kann durch die Mittelbohrung dieser Hülse 11 eine Befestigungsvorrichtung 15 (gestrichelt dargestellt) geführt und an einem Maschinenteil 16 befestigt werden.

Alternativ kann anstatt der Hülse 11 ein Bolzen vorgesehen werden und entsprechende Bohrungen zur Befestigung des Lagers an dem Maschinenteil 16 in Form eines flanschartigen Fortsat­ zes an dem Ring 10 vorgesehen werden.

Auf der Hülse sind in axialer Richtung vier Tellerfedern 4 aufgesetzt. Die Anzahl der Tellerfedern 4 ist hier lediglich beispielhaft. Es können eine beliebige Anzahl von Tellerfe­ dern 4 verwendet werden, solange sichergestellt ist, daß sie die erforderliche Vorspannkraft erzeugen. Wie im folgenden noch ausgeführt wird, erzeugen die Tellerfedern in der vor­ liegenden Ausführungsform eine Federkraft von ungefähr 7000 N bis 10000 N. Hierbei beträgt der Federweg ungefähr 0,6 mm.

An diese Tellerfedern schließt sich eine ringförmige Scheibe 7 an. Auf der Hülse 11 ist weiterhin eine Lagerhülse 2, die mit einem Spannarm 20 verbunden ist, angeordnet. Die Scheibe 7 bewirkt hierbei, daß eine von den Tellerfedern erzeugte Kraft gleichmäßig auf die scheibenzugewandte Seite der Lager­ hülse übertragen wird. Dadurch wird eine einseitige Abnüt­ zung, je nach Orientierung der Tellerfeder, des äußeren oder des inneren Seitenbereiches der Lagerhülse verhindert. Die ringförmige Scheibe 7 ist aus widerstandsfähigem Material, beispielsweise V2A-Stahl hergestellt. Im vorliegenden Fall beträgt die Dicke der Scheibe 7 ungefähr 3 mm.

Zwischen der ringförmigen Scheibe 7 und der dieser Scheibe zugewandten Seite der Lagerhülse 2 ist eine reibungsverrin­ gernde ringförmige Scheibe 8 vorgesehen. Weiterhin ist zwi­ schen der Hülse 11 und der Innenseite der Lagerhülse 2 eine reibungsverringernde Hülse 9 vorgesehen. Die beiden reibungs­ verringernden Einrichtungen können aus dem Fachmann für sol­ che Zwecke bekannten Materialien hergestellt werden. Günstige Eigenschaften zur Verringerung der Reibung zeigt beispiels­ weise eine Bronzefolie, in die PTFE eingelagert ist. In der dargestellten Ausführungsform weist diese Folie eine Dicke von 0,5 mm auf. Ein weiterer Vorteil dieser Einrichtungen ist es, daß eine zusätzliche Schmierung des Lagers nicht erfor­ derlich ist.

An die Lagerhülse 2 schließt sich eine, im folgenden noch zu beschreibende Dämpfungsscheibe 5 an. Unter axialer Vorspan­ nung wird schließlich eine Sicherungseinrichtung 6 an dem Bolzen befestigt. In der vorliegenden Ausführungsform umfaßt die Sicherungseinrichtung 6 eine ringförmige Scheibe 61, die mit einem Bund 62 versehen ist. Dieser Bund 62 greift in die ringförmige Öffnung der Dämpfungsscheibe 5. In der vorliegen­ den Ausführungsform ist die Sicherungseinrichtung 6 mit dem vorderen Ende der Hülse 11 verstemmt. Zweckmäßigerweise wird in diesem Fall die Sicherungsscheibe mit einer vorbestimmten Kraft, auf die im folgenden noch im Detail eingegangen wird, gegen die Dämpfungsscheibe 5, die Lagerhülse 2, die Scheiben 7 und 8, die Tellerfedern 4 und den Ring 10 gepreßt. In die­ ser Stellung werden dann die Hülse 11 und die Sicherungsein­ richtung 6 verstemmt. Hierdurch wird in axialer Richtung eine form- und reibschlüssige Sicherung der Lagerhülse 2 in Bezug auf das Lagerteil 1 verwirklicht.

Es sind allerdings auch andere Befestigungsmöglichkeiten der Sicherungseinrichtung 6 an der Hülse 11 denkbar. Beispiels­ weise kann die Sicherungsscheibe 6 mit der Hülse 11 ver­ schraubt werden. Hierbei sind dem Fachmann bekannte Vorkeh­ rungen zu treffen, um die Sicherungsscheibe 6 mit der Hülse 11 unter Vorspannung zu verschrauben.

Die Dämpfungsscheibe 5 besteht aus Material, das eine hohe Widerstandsfähigkeit gegenüber Abrieb und gute Dämpfungscha­ rakteristika, insbesondere einen geringen Haftreibungskoeffi­ zienten besitzt. Weiterhin ist es wünschenswert, daß die Dämpfungsscheibe in dem Lager wartungsfrei vorgesehen wird, also insbesondere kein Schmieren erforderlich ist. Es hat sich gezeigt, daß eine Kunststoffscheibe, beispielsweise aus Polyamid 6.6 oder Polyamid 4.6, diese Eigenschaften erfüllt. In der gezeigten Ausführungsform haben sich eine Dicke der Dämpfungsscheibe von ungefähr 1,5 mm und ein Durchmesser der Dämpfungsscheibe von ungefähr 40 mm als vorteilhaft erwiesen.

Die Lagerhülse 2 weist der der Dämpfungsscheibe zugewandten Seite eine zur Achse nicht-radialsymmetrische Vertiefung auf, die der Form der Dämpfungsscheibe entspricht. In diese Ver­ tiefung ist die Dämpfungsscheibe teilweise eingesetzt, so daß die Dämpfungsscheibe bei Bewegung der Lagerhülse mit dersel­ ben mitgeführt wird. Diese Anordnung hat den Vorteil, daß die Dämpfungsscheibe nur eine Reibfläche aufweist. Dadurch müssen nur die Materialien im Bereich dieser Reibfläche aneinander angepaßt werden, um einem geringen Abrieb zu unterliegen. Im vorliegenden Fall ist es also nicht erforderlich, ein beson­ deres Material für die Lagerhülse 2 zu verwenden, um den Ab­ rieb an der Dämpfungsscheibe gering zu halten. Demnach können die Lagerhülse 2 und der Spannarm 20 herkömmlicherweise aus Druckguß gefertigt werden. Es ist auch denkbar, eine derarti­ ge Vertiefung in der Sicherungseinrichtung 6 vorzusehen, so daß eine Reibfläche zwischen Lagerhülse 2 und der Dämpfungs­ scheibe 5 vorliegt.

Da sich die Vorspannkraft, die durch die Tellerfedern 4 aus­ geübt wird, durch den Abrieb der Dämpfungsscheibe 5 im Laufe der Zeit verringert, ist die Vorspannkraft so zu wählen, daß während möglichst großer Zeitdauer eine hinreichende Kraft zur Dämpfung zur Verfügung steht. Es hat sich gezeigt, daß für die oben genannten Materialien eine Vorspannkraft zwi­ schen 7000 und 10 000 N vorteilhaft ist. In diesem Zusammen­ hang ist die Größe der Dämpfungsscheibe 5 so zu wählen, daß sich eine Flächenpressung, die kleiner als 10 N/mm² ist, er­ gibt. In diesem Fall hat sich gezeigt, daß das Lager eine ho­ he Lebensdauer aufweist, also während einer langen Zeitdauer, eine ausreichende Dämpfungskraft zur Verfügung stellt. Bei­ spielsweise ergibt sich bei einer voreingestellten Kraft von 8000 N und einem Abrieb von 0,5 mm, der ungefähr 80% des Fe­ derweges entspricht, eine Restkraft von ungefähr 4400 N, die noch zur erforderlichen Dämpfung der Riemenschwingung aus­ reicht.

Neben der in Fig. 1 gezeigten Anordnung sind selbstverständ­ lich auch verschiedene Kombinationen der Anordnung der Tel­ lerfedern 4, der ringförmigen Scheibe 7, der reibungsverrin­ gernden ringförmigen Scheibe 8, der Lagerhülse 2 und der Dämpfungsscheibe 5 möglich, um die gleiche Wirkung zu erzie­ len. Beispielsweise kann sich die Dämpfungsscheibe 5 direkt an den Ring 10 des Lagerteiles 1 anschließen. An die Dämp­ fungsscheibe 5 würden sich dann die Lagerhülse 2, die rei­ bungsverringernde Scheibe 8, die ringförmige Scheibe 7 und die Tellerfeder oder die Tellerfedern 4 anschließen. In die­ sem Fall könnte eine weitere ringförmige Scheibe, analog der Scheibe 7, zwischen der/den Tellerfedern 4 und der Siche­ rungseinrichtung 6 vorgesehen werden, um die Sicherungsein­ richtung 6 gleichmäßig zu belasten.

Claims (15)

1. Lager für einen Riemenspannarm (20), mit
einem Lagerteil (1), durch das eine Schwenkachse (3) für den Riemenspannarm (20) definiert ist,
einer mit dem Riemenspannarm (20) verbundenen Lagerhülse (2), die um die Achse (3) verschwenkbar auf dem Lagerteil (1) an­ geordnet ist und die durch eine Sicherungseinrichtung (6) in axialer Richtung gesichert ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß auf dem Lagerteil (1) eine oder mehrere Tellerfedern (4) und eine Dämpfungsscheibe (5) vorgesehen sind, und
daß die Lagerhülse (2) durch die Sicherungseinrichtung (6) unter einer durch die Tellerfeder oder die Tellerfedern (4) in axialer Richtung erzeugten Vorspannung gegen das Lagerteil (1) drehbar festgelegt ist.

2. Lager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das La­ gerteil (1) einen Sockel (10) und eine zylindrische Hülse (11), durch dessen Zentrum die Achse (3) verläuft, aufweist.

3. Lager nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Sockel (10) ringförmig ist und eine Mittelbohrung aufweist, in die die Hülse (11) verpreßt ist.

4. Lager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das La­ gerteil (1) einen Sockel mit einer Mittelbohrung aufweist, in die ein Bolzen, durch dessen Zentrum die Achse (3) verläuft, verpreßt ist.

5. Lager nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Sockel (10) zur Befestigung des Lagers einen flanschartigen Bereich aufweist.

6. Lager nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Sicherungseinrichtung (6) mit der Hülse (11) oder dem Bolzen verstemmt ist.

7. Lager nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Sicherungseinrichtung (6) mit der Hülse (11) oder dem Bolzen verschraubt ist.

8. Lager nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfungsscheibe (5) lediglich eine Reibfläche aufweist.

9. Lager nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfungsscheibe (5) aus Kunststoff gebildet ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoff Polyamid 6.6 oder Polyamid 4.6 umfaßt.

11. Lager nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine ringförmige Scheibe (7) zwischen der Tellerfeder/den Tellerfedern (4) und der Lagerhülse (2) vor­ gesehen ist.

12. Lager nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die ringförmige Scheibe (7) V2A-Stahl umfaßt.

13. Lager nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an der Lagerhülse (2) auf ihrer der Dämp­ fungsscheibe abgewandten Seite eine reibungsverringernde, ringförmige Scheibe (8) vorgesehen ist.

14. Lager nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in radialer Richtung zwischen Lagerteil (1) und Lagerhülse (2) eine reibungsverringernde Hülse (9) vorgesehen ist.

15. Lager nach einem der Ansprüche 13 oder 14, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die reibungsverringernden Einrichtungen (8 und/oder 9) eine Bronzefolie, in die PTFE eingelagert ist, umfassen.