DE19603558C2 - Riemenspannvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Riemenspannvorrichtung mit einem Aufnahmegehäuse, ei­ nem mit dem Aufnahmegehäuse schwenkbar verbundenen Rollenträger, einer einen axial federbelasteten Lager- und Dämpfungskegel aufweisenden Lager- und Dämp­ fungseinrichtung zwischen dem Aufnahmegehäuse und dem Rollenträger und einer zwischen dem Aufnahmegehäuse und dem Rollenträger vorgesehenen, auf Torsion beanspruchten Schraubenfeder zum Aufbringen der Spannkraft.

In Kraftfahrzeugen werden durch den Fahrzeugmotor verschiedene Hilfsaggregate angetrieben, z. B. die Lichtmaschine, die Pumpe für die Wasserkühlung des Fahrzeug­ motors, der Ventilator für die Kühlung des Kühlwassers, die Pumpe für die Servolen­ kung, der Kompressor für die Klimaanlage usw. Dies geschieht durch eine auf der Motorwelle des Fahrzeugmotors sitzende Hauptriemenscheibe und durch einen endlosen Treibriemen, der einerseits über die Hauptriemenscheibe und andererseits über auf den Antriebswellen der Hilfsaggregate sitzende Hilfsriemenscheiben läuft. Für die Funktionstüchtigkeit der Hilfsaggregate und für die Lebensdauer des Treib­ riemens ist die Einstellung und die Beibehaltung der Riemenspannung des Treibrie­ mens von besonderer Bedeutung. Zu diesem Zweck werden Riemenspannvorrich­ tungen verwendet.

Eine Riemenspannvorrichtung der eingangs genannten Art ist bereits aus der DE 43 00 178 C1 bekannt. Die bekannte Riemenspannvorrichtung weist einen aus drei Druckstücken bestehenden Lagerkonus auf, über den ein Dämpfungskegel gestülpt ist. Auf den Dämpfungskegel ist wiederum ein Rollenträger aufgesetzt. Der dreiteilige Lagerkegel wird über eine Druckfeder gegen den Dämpfungskegel gedrückt, so daß sich über die gesamte Lebensdauer der Riemenspannvorrichtung eine spielfreie La­ gerung des Rollenträgers im Aufnahmegehäuse ergibt. Das Aufnahmegehäuse und der Rollenträger sind über eine Schraubverbindung axial gesichert. Diesem Zweck dient eine einen Sechskantenbereich aufweisende Achse, die einerseits mit dem Auf­ nahmegehäuse verbunden ist und in die andererseits eine Schraube zur axialen Ab­ stützung und Lagerung des Rollenträgers einschraubbar ist. Der Sechskantbereich der Achse dient im übrigen als Anlage der drei Druckstücke des Lagerkegels. Zum Aufbringen der Spannkraft dient eine auf Torsion beanspruchte Schraubenfeder, de­ ren Enden jeweils abgebogen sind.

Ein Nachteil dieses Standes der Technik ist allerdings darin zu sehen, daß die be­ kannte Riemenspannvorrichtung aus vergleichsweise vielen Bauteilen besteht und in aufwendiger Weise aufgebaut und zusammengesetzt ist. Als Folge hiervon ergeben sich vergleichsweise hohe Herstellungskosten.

Aus der US 4 698 045 geht eine Riemenspannvorrichtung hervor, bei der die Lager­ einrichtung einen zwischen dem Aufnahmegehäuse und dem Rollenträger befindli­ chen Lagerkegel aufweist. Des weiteren ist eine auf Torsion beanspruchte Schrau­ benfeder zum Aufbringen der Spannkraft vorgesehen. Im übrigen dient die auf Druck belastete Schraubenfeder auch zur axialen Belastung einer Dämpfungseinrichtung.

Aus der DE 43 25 424 C1 ist eine Riemenspannvorrichtung bekannt, bei der zum Aufbringen der Spannkraft eine auf Torsion beanspruchte Schraubenfeder vorgese­ hen ist. Die Schraubenfeder ist auf Druck beansprucht und drückt gegen eine einen Reibkörper und einen Gegenreibring aufweisende Dämpfungsanordnung. Als La­ gereinrichtung dient bei dieser bekannten Riemenspannvorrichtung ein Radiallager. Das Radiallager ist nicht federbelastet und auch nicht nachstellbar. Vergleichbare Riemenspannvorrichtungen sind aus der DE 41 24 636 A1 und der DE 43 36 467 A1 bekannt.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Riemenspannvorrichtung der eingangs genannten Art zur Verfügung zu stellen, die einfach aufgebaut und kostengünstig herstellbar ist.

Zur Lösung der vorgenannten Aufgabe ist bei der eingangs genannten Riemen­ spannvorrichtung erfindungsgemäß vorgesehen, daß die Schraubenfeder auch zur axialen Belastung des Lager- und Dämpfungskegels dient und eine Zugwirkung zwi­ schen dem Aufnahmegehäuse und dem Rollenträger erzeugt. Es ergibt sich somit bei der Erfindung eine erhebliche Vereinfachung und eine Verringerung der erforderli­ chen Bauteile schon dadurch, daß nur noch eine einzige Schraubenfeder erforderlich ist, die gleichzeitig mehrere Funktionen erfüllt. Außerdem ist das Gesamtsystem durch die erfindungsgemäße Ausbildung vergleichsweise einfach aufgebaut, worauf im fol­ genden noch näher eingegangen wird.

Zur Kopplung der Schraubenfeder mit dem Aufnahmegehäuse und dem Rollenträger bietet es sich an, in den beiden zuvor genannten Bauteilen jeweils einen schrauben­ gangförmig ausgebildeten Aufnahmegang mit einer entsprechenden Einführöffnung mit Einführrampe für die jeweiligen Endwindungen der Schraubenfeder vorzusehen.

Die zuvor genannte Ausführungsform mit den Aufnahmegängen zur Realisierung des Formschlusses in axialer Richtung und des Reibschlusses in Umfangsrichtung zwi­ schen dem Aufnahmegehäuse bzw. dem Rollenträger und der Schraubenfeder läßt sich, ohne daß besondere Biegevorgänge bei der Herstellung der Schraubenfeder er­ forderlich wären, dadurch in besonders einfacher Weise verwirklichen, daß der Ab­ stand der Endwindungen zur jeweils benachbarten Windung größer ist als der Ab­ stand benachbarter Windungen zueinander. Mit anderen Worten ausgedrückt be­ deutet dies, daß die Endwindungen im montierten Zustand der Schraubenfeder auf­ gespreizt sind.

Die erfindungsgemäße Riemenspannvorrichtung läßt sich besonders kostengünstig dadurch herstellen, daß das Aufnahmegehäuse und der Rollenträger als Druckguß­ teile ausgebildet sind. Um den zuvor erwähnten Aufnahmegang im Aufnahmege­ häuse und im Rollenträger in einfacher Weise beim Gießen ausbilden zu können, sind über die Länge des Aufnahmeganges verteilt eine Mehrzahl von inneren und äußeren Durchgangsöffnungen vorgesehen. Benachbarte Öffnungen sind dabei über einen Steg voneinander beabstandet. Eine besonders einfache Ausformung des jeweiligen Aufnahmeganges läßt sich dabei dadurch erzielen, daß die äußeren Stege in Um­ fangsrichtung versetzt zu den inneren Stegen angeordnet sind. Es versteht sich, daß die vorgenannte Ausgestaltung sowohl am Aufnahmegehäuse als auch am Rollenträ­ ger verwirklicht sein kann.

Eine weitere Vereinfachung des Aufbaus der Riemenspannvorrichtung ergibt sich dadurch, daß die Lager- und Dämpfungseinrichtung nur noch aus einer Kegelöff­ nung, die vorzugsweise im Aufnahmegehäuse vorgesehen ist, einem separaten Lager- und Dämpfungskegel und einem kegeligen Zapfen am Rollenträger besteht, auf den der Lager- und Dämpfungskegel aufgesetzt ist.

Der Lager- und Dämpfungskegel ist zweckmäßigerweise aus elastomerem Reibstoff hergestellt und weist dabei zumindest einen durchgehenden Längsschlitz und gege­ benenfalls eine Mehrzahl nicht durchgehender Schlitze auf. Durch den Reibstoff und die Ausgestaltung des Lager- und Dämpfungskegels ist gewährleistet, daß sich dieser zur axialen und radialen Lagerung immer optimal an die Kegelöffnung bzw. den Zap­ fen anpaßt. Auch etwaige Fertigungstoleranzen an der Kegelöffnung, dem Zapfen oder an dem Lager- und Dämpfungskegel selbst lassen sich durch die gewählte Formgebung ohne weiteres ausgleichen.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung erläutert. Dabei zeigt

Fig. 1 eine schematische Explosionsdarstellung der erfindungsgemäßen Rie­ menspannvorrichtung unter Weglassung verschiedener Details,

Fig. 2 eine Querschnittsansicht der erfindungsgemäßen Riemenspannvorrich­ tung,

Fig. 3 eine Unteransicht der Riemenspannvorrichtung aus Fig. 2 in Pfeilrich­ tung III aus Fig. 2 gesehen,

Fig. 4 eine vergrößerte, perspektivische Ansicht eines Details aus Fig. 3,

Fig. 5 eine Draufsicht auf die Riemenspannvorrichtung aus Fig. 2 in Pfeilrich­ tung V aus Fig. 2 gesehen,

Fig. 6 eine vergrößerte, perspektivische Ansicht eines Details aus Fig. 5 und

Fig. 7 eine Querschnittsansicht einer Lager- und Dämpfungseinrichtung der erfindungsgemäßen Riemenspannvorrichtung.

Die in den Figuren dargestellte Riemenspannvorrichtung 1 weist, wie dies insbeson­ dere aus Fig. 1 ersichtlich ist, als Hauptbestandteile ein Aufnahmegehäuse 2, einen Rollenträger 3, eine einen Lager- und Dämpfungskegel 4 aufweisende Lager- und Dämpfungseinrichtung 5 und eine auf Torsion beanspruchte Schraubenfeder 6 zum Aufbringen der Spannkraft der Riemenspannvorrichtung 1 auf. Vorzugsweise han­ delt es sich bei dem Aufnahmegehäuse 2 und dem Rollenträger 3 um Druckgußteile. Darüber hinaus ist am Rollenträger ein Lagervorsprung 7 zur Anordnung einer Lauf­ rolle 8, eines Wälzlagers 9, einer Dichtscheibe 10 und einer Schraube 11 vorgesehen.

Wesentlich ist nun, daß die Schraubenfeder 6 nicht nur zum Aufbringen der Spann­ kraft dient, sondern auch zur axialen Federbelastung der Lager- und Dämpfungsein­ richtung 5. Weiterhin erzeugt die Schraubenfeder 6 eine Zugwirkung zwischen dem Aufnahmegehäuse 2 und dem Rollenträger 3. Da die Schraubenfeder 6 das Aufnah­ megehäuse 2 und den Rollenträger 3 zueinander zieht, sind zusätzliche Befesti­ gungsmittel zur Verbindung des Aufnahmegehäuses 2 und des Rollenträgers 3 nicht erforderlich. Die Verbindung der Schraubenfeder 6 mit dem Aufnahmegehäuse 2 und dem Rollenträger 3 erfolgt derart, daß im Aufnahmegehäuse 2 ein Aufnahmegang 12 und im Rollenträger 3 ein entsprechender Aufnahmegang 13 vorhanden sind. Jeder der Aufnahmegänge 12, 13 endet an einem Anschlag. In Fig. 3 ist der Anschlag 14 des Aufnahmeganges 12 im Aufnahmegehäuse 2 dargestellt. Jeder der Aufnahme­ gänge 12, 13 ist über eine nicht dargestellte Einführöffnung für die betreffende Endwindung 15, 16 der Schraubenfeder 6 zugänglich. In jeden der Aufnahmegänge 12, 13 münden unterseitig und obseitig eine Mehrzahl von Öffnungen 17a, 17b. Die Öffnungen 17a, 17b sind jeweils als Langlöcher ausgebildet, wobei benachbarte Öff­ nungen 17a, 17b über einen Steg 18a, 18b voneinander beabstandet sind. Dabei sind die im jeweiligen Aufnahmegang 12, 13 vorgesehenen äußeren Stege 18a zwischen den äußeren Öffnungen 17a angeordnet, während die inneren Stege 18b zwischen den inneren Öffnungen 17b angeordnet sind. Dies geht insbesondere aus den Fig. 4 und 6 hervor.

In Fig. 1 ist eine Ausführungsform der Schraubenfeder 6 dargestellt, bei der die End­ windungen 15, 16 zur jeweils benachbarten Windung 19 den gleichen Abstand ha­ ben wie benachbarte Windungen 19 zueinander. Um das Einführen der Endwindun­ gen 15, 16 in die Aufnahmegänge 12, 13 zu erleichtern, ist es von besonderem Vorteil, wenn die Endwindungen 15, 16 nicht parallel, vielmehr in einem sehr spitzen Winkel zu den benachbarten Windungen 19 angeordnet sind. Hierdurch stehen die Endwin­ dungen 15, 16 von ihren benachbarten Windungen 19 ab und können daher in einfa­ cher Weise in die Aufnahmegänge 12, 13 eingeführt werden.

Bei der dargestellten Ausführungsform ist die Schraubenfeder 6 - wie zuvor ausge­ führt - im zusammengebauten Zustand der Riemenspannvorrichtung auf Zug bean­ sprucht, d. h. sie übt eine Zugwirkung zwischen dem Aufnahmegehäuse 2 und dem Rollenträger 3 aus. Die Lager- und Dämpfungseinrichtung 5 ist dabei derart ausge­ legt, daß durch die Zugwirkung ein selbsttätiger Nachstelleffekt für die Lagerung er­ reicht wird.

Die Schraubenfeder 6 selbst ist in einem nach oben hin offenen Ringraum 20 im Auf­ nahmegehäuse 2 angeordnet, der nach unten in den Aufnahmegang 12 übergeht. Im übrigen gehen von der unteren Seite des Ringraums 20 auch die inneren Öffnungen 17b aus. Radial nach außen hin wird der Ringraum 20 von einer Wandung 21 be­ grenzt, während er nach innen hin von einem hochstehenden Vorsprung 22 begrenzt wird, um den herum die Schraubenfeder 6 angeordnet ist. Innerhalb des Vorsprungs 22 befindet sich eine Kegelöffnung 23, die Teil der Lager- und Dämpfungseinrich­ tung 5 ist.

Zur Lager- und Dämpfungseinrichtung 5 gehört weiterhin der bereits erwähnte La­ ger- und Dämpfungskegel 4 und ein kegeliger Zapfen 24, der einteilig mit dem Rol­ lenträger 3 ausgebildet ist und in die Kegelöffnung 23 hineinragt. Der Lager- und Dämpfungskegel 4 selbst ist kegelmantelförmig ausgebildet. Dabei füllt der Lager- und Dämpfungskegels 4 im wesentlichen den Zwischenraum zwischen der Kegelöff­ nung 23 und dem Zapfen 24 aus.

Obwohl der Lager- und Dämpfungskegel 4 und auch der Zapfen 24 grundsätzlich ro­ tationssymmetrisch ausgebildet sein können, ist in der gezeigten Ausführungsform eine nicht rotationssymmetrische Ausgestaltung des Zapfens 24 und auch des Lager- und Dämpfungskegels 4 dargestellt (siehe insbesondere Fig. 7). In der dargestellten Ausführungsform ist die Dicke des kegelmantelförmigen Lager- und Dämpfungske­ gels 4 bezogen auf die Mittelachse M auf der einen Seite größer als auf der anderen Seite. Mit anderen Worten bedeutet dies, daß die Materialstärke des Lager- und Dämpfungskegels 4 über den Umfang verteilt unterschiedlich ist. Dementsprechend ist der Zapfen 24 auf der einen Seite schwächer als auf der anderen Seite. Darüber hinaus hat der Lager- und Dämpfungskegel 4 im Querschnitt eine bauchige Form, an die die Form des Zapfens 24 angepaßt ist.

Der kegelmantelförmige Lager- und Dämpfungskegel 4 selbst besteht aus einem ela­ stomeren Reibstoff und ist, wie insbesondere aus Fig. 1 erkennbar ist, einerseits mit einem durchgehenden Längsschlitz 25 versehen, andererseits mit einer Reihe von Schlitzen 26. Die Schlitze 26 sind so angeordnet, daß sich eine Mehrzahl von bei­ spielsweise vier Hülsensegmenten 27 ergeben, wobei benachbarte Hülsensegmente 27 jeweils über einen zwischen den Schlitzen 26 verbleibenden Steg 28 miteinander verbunden sind. Dies gilt natürlich nicht im Bereich des durchgehenden Längsschlit­ zes 25.

Im eingebauten Zustand befindet sich zwischen dem äußeren Ende 29 des Zapfens 24 und der unteren Stirnfläche 30 der Kegelöffnung 23 ein Freiraum 31, während ein entsprechender freier Ringraum 32 zwischen der oberen Randfläche 33 des Vor­ sprungs 22 und der unteren Fläche 34 am Rollenträger 3 verbleibt. Hierdurch ist ohne weiteres ein selbsttätiges Nachstellen in axialer Richtung, bedingt durch die Schraubenfeder 6, bei Verschleiß des Lager- und Dämpfungskegels 4 möglich.

Zwischen dem Aufnahmegehäuse 2 und dem Rollenträger 3 ist eine Schwenkweg­ begrenzungseinrichtung 35 vorgesehen. Diese weist vorliegend eine Führungsnut 36 am Aufnahmegehäuse 2 und einen in die Führungsnut 36 eingreifenden Vorsprung 37 am Rollenträger 3 auf. Im eingesetzten Zustand läßt sich durch die Schwenkweg­ begrenzungseinrichtung 35 der maximal mögliche Spannweg begrenzen.

Weiterhin sind im Aufnahmegehäuse 2 und im Rollenträger 3 jeweils miteinander kor­ respondierende Öffnungen 38, 39 vorgesehen. Die Öffnungen 38, 39 kommen dann zur Deckung, wenn der Rollenträger 3 gegenüber dem Aufnahmegehäuse 2 so weit gegen die Federkraft der Schraubenfeder 6 bewegt wird, wie dies durch die Schwenkwegbegrenzungseinrichtung 35 maximal möglich ist. Dann ist ein optimaler vorgespannter Zustand erreicht. Durch Einstecken eines nicht dargestellten Stiftes in die Öffnung 38, 39 läßt sich die Riemenspannvorrichtung 1 in diesem vorgespannten Zustand arretieren.

Zur Befestigung im Motorraum sind schließlich am Aufnahmegehäuse 2 zwei Befe­ stigungslaschen 40, 41 mit jeweils einer entsprechenden Öffnung 42 vorgesehen.

Die erfindungsgemäße Riemenspannvorrichtung 1 wirkt nun derart, daß von der Schraubenfeder 6 ein Drehmoment erzeugt wird, das auf den Rollenträger 3 übertra­ gen wird. Hierdurch wird im nicht dargestellten Treibriemen eine Trumkraft erzeugt, die wiederum einen Kraftschluß zwischen Treibriemen und den weiteren Riemen­ scheiben bzw. der Laufrolle 8 bewirkt, so daß der Treibriemen auf den entsprechen­ den Riemenscheiben bzw. Laufrollen schlupffrei läuft. Etwaige Schwingungen im Treibriemen werden von diesem auf die Laufrolle 8 und den Rollenträger 3 in die Schraubenfeder 6 eingeleitet und vom Lager- und Dämpfungskegel 4 gedämpft.

Claims (11)

1. Riemenspannvorrichtung mit einem Aufnahmegehäuse (2), einem mit dem Aufnah­ megehäuse (2) schwenkbar verbundenen Rollenträger (3), einer einen axial federbe­ lasteten Lager- und Dämpfungskegel (4) aufweisenden Lager- und Dämpfungsein­ richtung (5) zwischen dem Aufnahmegehäuse (2) und dem Rollenträger (3) und einer zwischen dem Aufnahmegehäuse (2) und dem Rollenträger (3) vorgesehenen, auf Torsion beanspruchten Schraubenfeder (6) zum Aufbringen der Spannkraft, dadurch gekennzeichnet, daß die Schraubenfeder (6) auch zur axialen Belastung des Lager- und Dämpfungskegels (4) dient und eine Zugwirkung zwischen dem Aufnahmege­ häuse (2) und dem Rollenträger (3) erzeugt.

2. Riemenspannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Auf­ nahmegehäuse (2) und/oder im Rollenträger (3) ein an einem Anschlag (14) endender Aufnahmegang (12, 13) mit einer ersten Einführöffnung für die betreffende Endwin­ dung (15, 16) der Schraubenfeder (6) vorgesehen ist und daß der Abstand der End­ windung (15, 16) zur benachbarten Windung (19) nach der Montage größer ist als der Abstand benachbarter Windungen (19) zueinander.

3. Riemenspannvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufnahmegehäuse (2) und/oder der Rollenträger (3) als Druckgußteil ausgebildet sind/ist.

4. Riemenspannvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß über die Länge des Aufnahmeganges (12, 13) verteilt eine Mehrzahl von in den Auf­ nahmegang (12, 13) mündender Öffnungen (17a, 17b) vorgesehen sind, benachbarte Öffnungen (17a, 17b) über einen Steg (18a, 18b) voneinander getrennt sind und die oberseitigen oder äußeren Stege (18a) versetzt zu den unterseitigen oder inneren Stegen (18b) angeordnet sind.

5. Riemenspannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Lager- und Dämpfungskegel (4) mit dem Rollenträger (3) verbun­ den ist und im Aufnahmegehäuse (2) eine zum Lager- und Dämpfungskegel (4) kor­ respondierende Kegelöffnung (23) vorgesehen ist.

6. Riemenspannvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Rollenträger (3) einen einteilig mit ihm ausgebildeten kegeligen Zapfen (24) aufweist und der Lager- und Dämpfungskegel (4) kegelmantelförmig zum Aufsetzen auf den Zapfen (24) ausgebildet ist.

7. Riemenspannvorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Lager- und Dämpfungskegel (4) aus elastomerem Reibstoff besteht.

8. Riemenspannvorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Lager- und Dämpfungskegel (4) einen durchgehenden Längsschlitz (25) aufweist.

9. Riemenspannvorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß am Lager- und Dämpfungskegel (4) eine Mehrzahl nicht durchgehen­ der Schlitze (26) vorgesehen sind.

10. Riemenspannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß als Schwenkwegbegrenzungseinrichtung (35) zwischen dem Aufnah­ megehäuse (2) und dem Rollenträger (3) im Aufnahmegehäuse (2) eine Führungsnut (36) und am Rollenträger (3) ein in die Führungsnut (36) eingreifender Vorsprung (37) vorgesehen sind.

11. Riemenspannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekenn­ zeichnet, daß im Aufnahmegehäuse (2) und im Rollenträger (3) jeweils miteinander korrespondierende Öffnungen (38, 39) zum Einstecken eines Arretierstiftes zum Hal­ ten der Riemenspannvorrichtung (1) im vorgespannten Zustand vorgesehen sind.