DE19609420B4

DE19609420B4 - Spanneinrichtung für Zugmittel

Info

Publication number: DE19609420B4
Application number: DE19609420A
Authority: DE
Inventors: Werner Dipl.-Ing. Petri (FH)
Original assignee: INA Schaeffler KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 1996-03-11
Filing date: 1996-03-11
Publication date: 2004-02-19
Anticipated expiration: 2016-03-12
Also published as: KR970066170A; KR100238507B1; US5967923A; JPH102387A; JP3559417B2; DE19609420A1

Abstract

Spanneinrichtung für Zugmittel, insbesondere Riemen und Ketten, mit einem Gehäuse (1 ), an dem ein in einem Zylinder (3) längsverschieblich geführter, hydraulisch gedämpfter Kolben (4) mittels einer Führungsbuchse (5) radial gestützt ist, mit einer das Zugmittel spannenden Druckfeder (13), die einerseits an dem Kolben (4) und andererseits an einem Zylinderfuß (6) des Zylinders (3) angreift, wobei der Zylinderfuß (6) unter Zwischenschaltung eines selbsteinstellenden Lagers gegenüber einem Gehäuseboden (9) abgestützt ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Gehäuseboden (9) und dem Zylinderfuß (6) mehrere umfangsseitig einander benachbarte Erhebungen (10) aus duktilem Werkstoff vorgesehen sind, die unter der Last des federbelasteten Zylinderfußes (6) plastisch verformbar ausgebildet sind.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Spannvorrichtung für Zugmittel, insbesondere Riemen und Ketten, mit einem Gehäuse, an dem ein in einem Zylinder längsverschieblich geführter, hydraulisch gedämpfter Kolben mittels einer Führungsbuchse radial gestützt ist, mit einer das Zugmittel spannenden Druckfeder, die einerseits an dem Kolben und andererseits an einem Zylinderfuß des Zylinders angreift, wobei der Zylinderfuß unter Zwischenschaltung eines selbsteinstellenden Lagers gegenüber einem Gehäuseboden abgestützt ist.

Eine derartige Spanneinrichtung ist beispielsweise aus der DE 40 39 816 C1 bekannt. Bei dieser bekannten Spanneinrichtung ist das selbsteinstellende Lager durch ein Gleitlager gebildet, wobei der Zylinderfuß eine konvexe kugelige Gleitfläche und der Gehäuseboden eine konkave kugelige Gleitfläche aufweist. Unerwünschte Verkantungen zwischen der Kolbenstange und dem Zylinder bzw. der Führungsbuchse sollen dadurch vermieden werden, daß die schwimmende Lagerung Stellbewegungen des Zylinderfußes gegenüber dem Gehäuse ermöglicht, und damit ein Fluchten der Führungsbuchse mit dem Kolben, bzw. ein Fluchten des Zylinders mit dem Kolben gewährleistet. Nachteilig bei dieser schwimmenden Lagerung ist, daß eine Gleitbewegung zwischen den zusammenarbeitenden kugeligen Gleitflächen nur dann erfolgen kann, wenn deren Haftreibung überwunden wird. Sobald Druckfedern mit hohen Einspanndrücken eingesetzt werden, ist es möglich, daß die Ausgleichbewegung in der schwimmenden Lagerung nicht stattfindet, da die wirkende Haftreibung nicht überwunden wird. Weiterhin ist als nachteilig anzusehen, daß aufeinander abgestimmte konvex und konkav gewölbte Gleitflächen einen erhöhten Herstellungs- und damit auch Kostenaufwand bedeuten.

Demzufolge soll die gattungsgemäße Spanneinrichtung derart weitergebildet werden, daß ein selbständiger Ausgleich von Fluchtungsfehlern zwischen den verschiebbaren Bauteilen auch dann gewährleistet ist, wenn Druckfedern mit hohen Einspanndrücken eingesetzt werden. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß zwischen dem Gehäuseboden und dem Zylinderfuß mehrere umfangsseitig einander benachbarte Erhebungen aus duktilem Werkstoff vorgesehen sind, die unter der Last des federbelasteten Zylinderfußes plastisch verformbar ausgebildet sind. Der Kolben ist mit sehr geringem Spiel in dem Zylinder geführt; wenn der Kolben in der Führungsbuchse ebenfalls mit sehr geringem Spiel geführt ist und die Führungsbuchse nicht ihre einwandfreie Position aufweist, ist der Zylinderfuß zunächst nicht einwandfrei an den Erhebungen abgestützt. Das bedeutet, daß der Zylinderfuß beispielsweise lediglich an einer Erhebung anliegt, und von den in Umfangsrichtung benachbarten Erhebungen beabstandet ist. Infolge der axialen Druckkraft der Druckfeder wird die anliegende Erhebung plastisch verformt, wobei sich der Abstand zwischen dem Zylinderfuß und den weiteren Erhebungen verringert, bis schließlich der Zylinderfuß an hinreichend vielen Erhebungen sicher abgestützt ist. In der erreichten Lage des Zylinders sind Fluchtungsfehler zwischen den verschiebbaren Bauteilen weitestgehend eliminiert. Ein über ein zulässiges Radialspiel hinausgehendes radiales Versetzen des Zylinderfußes kann wirkungsvoll dadurch ausgeschlossen werden, daß der Zylinderfuß mittels einer Radialstütze radial abgestützt ist. Die Erhebungen sind vorzugsweise einstückig mit dem Gehäuse verbunden, wobei das Gehäuse aus einer Aluminiumlegierung und der Zylinderfuß aus Stahl gebildet sind. Eine zweckmäßige Formgebung der Erhebung kann beispielsweise durch Streifen erreicht werden, deren dem Zylinderfuß zugewandte Längsseiten je mit zwei einander schneidenden, eine Anlagekante für den Zylinderfuß bildenden Flächen versehen sind. Sofern das Gehäuse im Druckgußverfahren aus Aluminium gebildet ist, sind derartige Erhebungen problemlos an dem Werkzeug ohne nennenswerten Mehraufwand zu verwirklichen. Die Anlagekanten können dabei zweckmäßigerweise derart ausgerichtet . sein, daß sich ihre gedachten Verlängerungen in der Zylinderachse schneiden. Im Bereich der Anlagekanten ist aufgrund der geringen Kontaktfläche mit dem Zylinderfuß die Flächenpressung unter der Federlast sehr hoch. Die Flächenpressung überschreitet die Fließgrenze des duktilen Materials, wobei die Anlagekanten unter plastischer Verformung flach gedrückt werden. Selbstverständ-lich können erfindungsgemäße Erhebungen beispielsweise auch durch Kegel gebildet sein. Die Formgebung der Erhebung ist auf keine bestimmte Ausführung beschränkt: Die Formgebung muß derart beschaffen sein, daß unter der Federlast eine plastische Verformung der Erhebung eintritt.

Bei der bekannten Spanneinrichtung begrenzen der Zylinderfuß, der Zylinder und der Kolben einen Druckraum, wobei der Zylinderfuß mit einem in Richtung auf den Druckraum öffnenden Rückschlagventil versehen ist. Der Zylinderfuß ist einstöckig mit dem Zylinder verbunden; das bedeutet je nach Fertigung eine intensive spanlose oder spangebende Bearbeitung. Zur Reduzierung des fertigungstechnischen Aufwandes wird vorgeschlagen, daß der Zylinderfuß eine Aufnahmebohrung für den Zylinder aufweist, der eng an der Wandung der Aufnahmebohrung anliegt. Der Zylinder kann in diesem Fall aus handelsüblichen Rohrmaterial gebildet sein, wobei lediglich der Zylinderfuß eine ggf. spangebende Bearbeitung erfährt. Bei derartigen Spanneinrichtungen öffnet das Rückschlagventil, sobald der Kolben in Richtung auf eine Vergrößerung des Druckraums verschoben wird. Das angesaugte Hydrauliköl strömt zwischen dem Zylinderfuß und dem Gehäuseboden, wobei die Erhebungen aus duktilem Werkstoff den Gehäuseboden und den Zylinderfuß voneinander beabstandet halten und Ölkanäle begrenzen. Das Gehäuse dient neben der Aufnahme des Kolbens bzw. des Zylinders auch als Reservoir für das Hydrauliköl. Damit das Hydrauliköl problemlos zum Gehäuseboden bzw. zum Rückschlagventil gelangt, wird vorgeschlagen, daß die Radialstütze an dem Gehäuse durch mehrere über den Umfang verteilt angeordnete radiale Vorsprünge gebildet ist. Das bedeutet, daß zwischen einander benachbarten Vorsprüngen Öffnungen gebildet sind, durch die das Hydrauliköl zum Gehäuseboden problemlos gelangt.

Bei der bekannten Spanneinrichtung ist ein auf dem Kolben angeordneter Federteller über einen Wellenring in Entlastungsrichtung der Feder fixiert. Der Wellenring greift dabei in eine an dem Kolben ausgebildete Umfangsnut ein. Es wird vorgeschlagen, daß die sich nach radial innen verjüngende Umfangsnut durch wenigstens eine Fase und eine zylindrische Grundfläche des Kolbens begrenzt ist. Vorzugsweise ist die Fase – vom freien Ende des Kolbens aus gesehen, aus nachstehenden Gründen nach der zylindrischen Grundfläche vorgesehen; wenn der Dichtring auf den Kolben aufgeführt wird, passiert er zunächst die zylindrische Grundfläche. Durch die vorgesehene Fase wird die Dichtlippe des Dichtrings ohne gegen eine scharfe Kante zu stoßen entlang der Fase wieder auf den Außendurchmesser des Kolbens angehoben. Bei herkömmlich ausgebildeten Nuten für Wellenringe ist die Gefahr groß, daß die Dichtlippe des Dichtrings beschädigt wird; bei der oben beschriebenen erfindungsgemäßen Umfangsnut ist eine derartige Beschädigung ausgeschlossen.

Nachstehend wird die Erfindung anhand eines in insgesamt vier Figuren dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen:
1 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Spanneinrichtung;
2 in vergrößerter Darstellung den in einer Umfangsnut eingeschnappen Wellenring;
3 einen Querschnitt entlang der Linie III-III der Spanneinrichtung aus 1 und
4 einen Schnitt durch eine der in 3 dargestellten Erhebungen entlang der Linie IV-IV.
Die in der 1 dargestellte Spanneinrichtung weist ein Gehäuse 1 auf, in dessen zylindrischer Bohrung 2 ein Zylinder 3 mit einem darin längsverschieblich angeordneten Kolben 4 vorgesehen ist. Der Kolben 4 ist über eine Führungsbuchse 5 radial gestützt, wobei die Führungsbuchse 5 am Gehäuse 1 befestigt ist. Ein Zylinderfuß 6 des Zylinders 3 ist an radialen Vorsprüngen 7 des Gehäuses 1 radial abgestützt. Der Zylinderfuß 6 weist eine Bohrung 8 auf, an deren Wandung der Zylinder 3 eng anliegt. Zwischen dem Zylinderfuß 6 und dem Gehäuseboden 9 sind mehrere über den Umfang des Gehäusebodens 9 verteilt angeordnete Erhebungen 10 angeordnet, die einstöckig mit dem Gehäuse 1 gebildet sind. Das Gehäuse 1 bzw. die Erhebungen 10 sind aus duktilem Werkstoff, beispielsweise einer Aluminiumlegierung gebildet. Im Zylinderfuß 6 ist ein Rückschlagventil 11 angeordnet, das in Richtung auf einen Druckraum 12 öffnet, wobei der Druckraum 12 durch den Zylinderfuß 6, den Zylinder 3 und den Kolben 4 begrenzt ist. Eine in der Bohrung 2 angeordnete Schraubendruckfeder 13 ist einerseits an dem Zylinderfuß 6 und andererseits an einem Federteller 14 abgestützt, wobei der Federteller 14 an dem Kolben 4 axial abgestützt ist. Weiterhin ist ein Dichtring 15 vorgesehen, der das offene Gehäuse 1 verschließt, wobei eine Dichtlippe 16 an dem Kolben 4 anliegt. Das Gehäuse 1 und der Kolben 4 sind je mit einem Anschlußauge 17, 18 versehen, wobei die Anschlußaugen 17, 18 zur Befestigung der Spanneinrichtung an einem nicht dargestellten ortsfesten Maschinenteil bzw. zur Befestigung eines nicht dargestellten Spannmittels zur Belastung eines ebenfalls nicht dargestellten Zugmittels vorgesehen ist.
Die mit X dargestellte Einzelheit ist besser in der 2 in vergrößerter Darstellung zu erkennen. Ein Wellenring 19 ist in einer Umfangsnut 20 des Kolbens 4 angeordnet. Die Umfangsnut 20 ist begrenzt durch zwei axial einander benachbarten Fasen 21 und durch eine zwischen den Fasen vorgesehene zylindrische Grundfläche 22. Der Wellenring 19 liegt einerseits an der oberen Fase 21 und andererseits an einem Konus 23 des Federtellers 14 an, wobei in Belastungsrichtung der Schraubendruckfeder 13 eine formschlüssige Verbindung zwischen den Federteller 14 und dem Kolben 4 hergestellt ist.
Die oben bereits erwähnten Erhebungen 10 und die radialen Vorsprünge 7 sind besser in den 3 und 4 dargestellt. Die Erhebungen 10 sind durch Streifen gebildet, deren dem Zylinderfuß 6 zugewandte Längsseiten je mit zwei einander schneidenden, eine Anlagekante 24 für den Zylinderfuß 6 bildenden Flächen 25 versehen sind. Die gedachten Verlängerungen der Anlagekanten 24 schneiden sich in der Zylinderachse. Weiterhin sind die radialen Vorsprünge 7 deutlich erkennbar, an denen der nicht dargestellte Zylinderfuß radial gestützt wird. Zwischen dem hier nicht dargestellten Zylinderfuß und dem Gehäuse 1 sind segmentförmige Öffnungen 26 gebildet, durch die in der Bohrung 2 des Gehäuses 1 angesammeltes Hydrauliköl hin zu dem Gehäuseboden 9 fließen kann. Zwischen der planen Stirnseite des Zylinderfußes 6 und dem Gehäuseboden 9 sind Ölkanäle 27 dadurch gebildet, daß der Zylinderfuß 6 mittels der Erhebungen 10 vom Gehäuseboden 9 beabstandet gehalten wird. Auf diese Weise ist sichergestellt, daß über das Rückschlagventil 11 jederzeit problemlos Ö1 in den Druckraum 12 angesaugt werden kann.
Unter Umständen ist die Führungsbuchse 5 des Kolbens 4 nicht einwandfrei am Gehäuse 1 befestigt, so daß der Zylinder 3 bzw. der Zylinderfuß 6 gegenüber dem Gehäuseboden 9 verkantet. In diesem Fall liegt der Zylinderfuß 6 zunächst beispielsweise nur an einer der Erhebungen 10 an. Dadurch, daß die Erhebungen 10 aus duktilem Werkstoff gebildet sind und die Erhebungen 10 spitz zulaufen, ist die Flächenpreßung zwischen dem Zylinderfuß 6 und der Erhebung 10 unter der vollen Federlast schließlich so groß, daß die Fließgrenze des duktilen Materials überschritten wird. Aus diesem Grund erfolgt eine plastische Verformung der Erhebung 10, wobei die Anlagekante 24 eingeebnet wird und wobei sich der Zylinderfuß 6 immer mehr den weiteren Erhebungen 10 nähert und schließlich auch an diesen ggf. unter weiterer plastischer Verformung anliegt. Nach Abschluß der plastischen Verformung liegt der Zylinderfuß 6 sicher am Gehäuseboden 9 an, wobei unter Umständen sämtliche Erhebungen 10 eine plastische Verformung erfahren. Dadurch, daß nach der plastischen Verformung der Zylinderfuß 6 sicher am Gehäuseboden 9 abgestützt ist, kann kein durch die Druckkraft der Schraubendruckfeder 13 hervorgerufenes Kippmoment von dem Zylinder 3 auf den Kolben 4 übertragen werden.
Der Dichtring 15 passiert beim Aufschieben auf den Kolben 4 die Umfangsnut 20. Da die Umfangsnut mit Fasen 21 versehen – also frei von scharfen Kanten – ist, wird die Dichtlippe 16 des Dichtrings 15 nicht beschädigt. Sofern die Spanneinrichtung beispielsweise zu Reparaturzwecken demontiert wurde, und vor dem erneuten Zusammenbau jedenfalls ein neuer Dichtring 15 verwendet wird, kann die dem freien Kolbenende zunächst angeordnete Fase 21 entfallen; denn wenn der Dichtring 15 jedenfalls gegen einen neuen Dichtring 15 ausgetauscht werden soll, ist es unerheblich, wenn der Dichtring 15 beim Abziehen vom Kolben 4 beschädigt wird.

1: Gehäuse
2: Bohrung
3: Zylinder
4: Kolben
5: Führungsbuchse
6: Zylinderfuß
7: radialer Vorsprung
8: Bohrung
9: Gehäuseboden
10: Erhebung
11: Rückschlagventil
12: Druckraum
13: Schraubendruckfeder
14: Federteller
15: Dichtring
16: Dichtlippe
17: Anschlußauge
18: Anschlußauge
19: Wellenring
20: Umfangsnut
21: Fase
22: zylindrische Grundfläche
23: Konusfläche
24: Anlagekante
25: Fläche
26: Öffnung
27: Ölkanal

Claims

Spanneinrichtung für Zugmittel, insbesondere Riemen und Ketten, mit einem Gehäuse (1 ), an dem ein in einem Zylinder (3) längsverschieblich geführter, hydraulisch gedämpfter Kolben (4) mittels einer Führungsbuchse (5) radial gestützt ist, mit einer das Zugmittel spannenden Druckfeder (13), die einerseits an dem Kolben (4) und andererseits an einem Zylinderfuß (6) des Zylinders (3) angreift, wobei der Zylinderfuß (6) unter Zwischenschaltung eines selbsteinstellenden Lagers gegenüber einem Gehäuseboden (9) abgestützt ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Gehäuseboden (9) und dem Zylinderfuß (6) mehrere umfangsseitig einander benachbarte Erhebungen (10) aus duktilem Werkstoff vorgesehen sind, die unter der Last des federbelasteten Zylinderfußes (6) plastisch verformbar ausgebildet sind.
Spanneinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinderfuß (6) mittels einer Radialstütze (7) im Gehäuse (1) radial gestützt ist.
Spanneinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (1) und die einstückig mit dem Gehäuse (1) verbundenen Erhebungen (10) aus einer Aluminiumlegierung und der Zylinderfuß (6) aus Stahl gebildet sind.
Spanneinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Erhebungen (10) durch Streifengebildet sind, deren dem Zylinderfuß (6) zugewand te Längsseiten je mit zwei einander schneidenden, eine Anlagekante (24) für den Zylinderfuß (6) bildenden Flächen (25) versehen sind.
Spanneinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich die gedachten Verlängerungen der Anlagekanten (24) in der Zylinderachse schneiden.
Spanneinrichtung nach Anspruch 1, bei der ein durch den Zylinderfuß (6), den Zylinder (3) und den Kolben (4) begrenzter Druckraum (12) gebildet ist, wobei der Zylinderfuß (6) mit einem in Richtung auf den Druckraum (12) öffnenden Rückschlagventil (11) versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinderfuß (6) eine Aufnahmebohrung (8) für den Zylinder (3) aufweist, der eng an der Wandung der Aufnahmebohrung (8) anliegt.
Spanneinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Radialstütze an dem Gehäuse (1) durch mehrere über den Umfang verteilt angeordnete radiale Vorsprünge (7) gebildet ist.
Spanneinrichtung nach Anspruch 1, bei dem ein auf dem Kolben (4) angeordneter Federteller (14) über einen Wellenring (19) in einer axialen Richtung fixiert ist, wobei der Wellenring (19) in eine an dem Kolben (4) ausgebildeten Umfangsnut (20) eingreift, dadurch gekennzeichnet, daß die sich nach radial innen verjüngende Umfangsnut (20) durch wenigstens eine Fase (21) und eine zylindrische Grundfläche (22) des Kolbens (4) begrenzt ist.