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Die
Erfindung betrifft einen Riemenspanner, der hauptsächlich und
in vorteilhafter Weise bei einem Riemenantriebssystem eines Kraftfahrzeugmotors
verwendet wird.
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Ein
solcher Riemenspanner wird verwendet, um eine Antriebskraft sicher
zu übertragen,
indem ein Durchrutschen verhindert wird, wenn die Antriebskraft
auf eine Vielzahl von Vorrichtungen durch einen einzigen Riemen übertragen
wird. Diese Bauart eines Riemenspanners ist beispielsweise in der
JP 5-67854 U offenbart.
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Bei
einem herkömmlichen
Riemenspanner, wie der, der in der oben erwähnten Veröffentlichung veröffentlicht
ist, hat ein Spannarm einen Deckelabschnitt an seinem einen Ende
ausgebildet, wobei der Deckelabschnitt drehbar mit einem feststehenden
Schalenelement verbunden ist, das an einem Motorblock befestigt
ist. Der Spannarm hat auch eine Riemenscheibe, die an seinem anderen
Ende befestigt ist, wobei die Riemenscheibe so angepasst ist, dass
sie einen Riemen eines Riemenantriebssystems für einen Kraftfahrzeugmotor führt. Eine
Torsionsfeder ist in dem feststehenden Schalenelement vorgesehen
und wirkt zwischen dem Schalenelement und dem Spannarm, so dass
der Spannarm drehbar so vorgespannt ist, dass die Riemenscheibe den
Riemen spannt.
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Der
Spannarm ist mit einem ringförmigen
Dämpfelement
versehen, das an seinem Deckelabschnitt befestigt ist, und eine äußere Umfangsfläche des
Dämpfelements
kommt mit einer inneren Umfangsfläche des feststehenden Schalenelements
in Gleitkontakt. Insbesondere hat das ringförmige Dämpfelement einige Vorsprünge, die
von seiner inneren Umfangsfläche
vorstehen und in geeigneten Intervallen angeordnet sind, wobei die
Vorsprünge
mit Rillen oder Vertiefungen in Eingriff sind, die in dem Deckelabschnitt
des Spannarms ausgebildet sind, so dass eine Relativbewegung zwischen
beiden verhindert ist. Das ringförmige
Dämpfelement
hat auch eine Feder, die an seiner inneren Umfangsfläche vorgesehen
ist, wobei die Feder dazu dient, das ringförmige Dämpfelement gegen das feststehende
Schalenelement vorzuspannen. Das ringförmige Dämpfelement wird nämlich elastisch
gegen das feststehende Schalenelement vorgespannt. Dadurch wird während der
Drehung des Spannarms eine Dämpfkraft
oder Reibkraft zwischen dem ringförmigen Dämpfelement und dem feststehenden
Schalenelement erzeugt und ein Drehwiderstand wird auf den Spannarm
aufgebracht.
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Nichtsdestotrotz
lockert sich bei dem oben erwähnten
herkömmlichen
Riemenspanner, wenn die äußere Umfangsfläche des
ringförmigen
Dämpfelements
einem Abrieb oder Verschleiß ausgesetzt
ist, das ringförmige
Dämpfelement,
so dass ein Umfangsabschnitt des Dämpfelements in der radialen
Richtung bezüglich des
Deckelabschnitts des Spannarms beweglich wird. Dadurch entsteht
ein Spalt zwischen den Vorsprüngen des
Dämpfelements
und den Rillen oder Vertiefungen des Spanners, wodurch die Elemente
Geräusche
erzeugen und gegeneinander schlagen usw., während der Spannarm eine Schwenkbewegung
ausführt.
In kurzen Worten ausgedrückt,
wird bei der Anordnung des herkömmlichen
Riemenspanners eine sichere und enge Befestigung des Dämpfelements
an dem Deckelabschnitt des Spannarms direkt durch den Abrieb oder
Verschleiß des
Dämpfelements
beschädigt,
wodurch ein Lockern des Dämpfelements
verursacht wird, was in nicht gewünschter Weise zu einer Relativbewegung
zwischen dem Dämpfelement
und dem Deckelabschnitt des Spannarms führt.
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Andererseits
ist herkömmlich
das Dämpfelement
häufig
aus Nylon oder Polyacetal ausgebildet. Wenn Nylon verwendet wird,
wird ein Reibgeräusch
zwischen den gleitenden Kontaktflächen des Dämpfelements und des feststehenden
Schalenelements erzeugt. Auch wenn Polyacetal verwendet wird, wird
zwar kein Reibgeräusch
erzeugt, aber das Polyacetaldämpfelement
unterliegt einem frühzeitigen
Abrieb und Verschleiß und ist
anfällig
für Risse
an einer Stelle, an der Spannungen konzentriert auftreten.
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Daher
ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Riemenspanner
zu schaffen, der so zusammengesetzt ist, dass eine Dämpfkraft
oder Reibkraft an den gleitenden Kontaktflächen des feststehenden Schalenelements
des Dämpfelements
so erzeugt werden kann, dass das Geräusch unterdrückt wird,
selbst wenn das Dämpfelement
Abrieb und Verschleiß unterliegt.
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Eine
andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Riemenspanner
zu schaffen, dessen Dämpfelement
aus einem Kunststoffmaterial hergestellt ist, das die Erzeugung
der Reibkraft zwischen den gleitenden Kontaktflächen des Dämpfelements und des feststehenden
Schalenelements verhindern kann und das einen überlegenen Widerstand gegen
Abrieb und Verschleiß bietet.
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Die
Aufgabe der Erfindung wird mit einem Riemenspanner gemäß Anspruch
1 gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Gemäß der Erfindung
ist ein Riemenspanner vorgesehen mit folgenden Bauteilen: einer
Spannschale, die eine Öffnung
hat; einem Spannarm, der einen Deckelabschnitt hat, der an seinem
einen Ende ausgebildet ist, wobei der Deckelabschnitt, drehbar mit
der Spannschale verbunden ist und sich so erstreckt, dass er die Öffnung der
Spannschale schließt;
einer elastischen Vorspanneinrichtung, die in der Spannschale vorgesehen
ist und zwischen der Spannschale und dem Spannarm wirkt, um den
Spannarm in eine der Drehrichtungen vorzuspannen; und einem Dämpfelement,
das fest an dem Deckelabschnitt des Spannarms befestigt ist, so
dass eine äußere Umfangsfläche des
Dämpfelements
in gleitendem Kontakt mit einer inneren Umfangsfläche der
Spannschale ist, wobei das Dämpfelement aus
einem teilaromatischen Polyamidkunststoff gebildet ist, das einen
dynamischen Reibungskoeffizienten von höchstens 0,20, einen kritischen
Druck-Geschwindigkeitswert (PV) von zumindest 1373 kPa·m/s und
ein spezifisches Verschleißvolumen
von höchstens
0,02 mm3/(N·km) hat.
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Bei
dem Riemenspanner der vorliegenden Erfindung kann der dynamische
Reibungskoeffizient ungefähr
0,16 sein und der kritische Druck-Geschwindigkeitswert (PV) kann
ungefähr
1569 kPa·m/s
sein. Das spezifische Verschleißvolumen
kann auch ungefähr
0,016 mm3/(N·km) sein. Vorzugsweise ist
die Spannschale aus einem geeigneten Metall gebildet und das Metall
kann eine Aluminiumlegierung sein.
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Diese
Aufgaben und Vorteile der Erfindung werden besser aus der folgenden
Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen verstanden.
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1 ist
eine schematische Ansicht, die ein Riemenantriebssystem eines Kraftfahrzeugmotors
zeigt, wobei ein Riemenspanner der Erfindung eingebaut ist;
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2 ist
eine Seitenansicht, die ein äußeres Erscheinungsbild
des Riemenspanners gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt;
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3 ist
eine Längsschnittansicht
des Riemenspanners der 2;
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4 ist
eine Explosionsansicht eines Riemenspanners der 3;
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5 ist
eine Seitenansicht, die einen Spannarm des Riemenspanners der 3 zeigt;
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6 ist
eine Draufsicht auf den Spannarm der 5;
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7 ist
eine Seitenansicht, die ein ringförmiges Dämpfelement des Riemenspanners
der 3 zeigt;
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8 ist
eine Draufsicht auf das ringförmige
Dämpfelement
der 7;
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9 ist
eine Draufsicht auf eine Bauart einer C-förmigen Ringfeder;
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10 ist
eine Draufsicht, die eine andere Bauart der C-förmigen Ringfeder zeigt;
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11 ist
eine Draufsicht, die ein anderes Ausführungsbeispiel des ringförmigen Dämpfelements zeigt;
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12 ist
eine perspektivische Ansicht des ringförmigen Dämpfelements, das in 11 gezeigt
ist;
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13 ist
eine schematische Ansicht, die ein Haltbarkeitsprüfgerät zum Prüfen eines
Riemenspanners gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt;
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14 ist
eine Grafik, die einen Teil der Ergebnisse der Haltbarkeitsprüfung zeigt,
die durch das Haltbarkeitsprüfgerät ausgeführt wurden;
und
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15 ist
eine Grafik, die einen anderen Teil der Ergebnisse der Haltbarkeitsprüfung zeigen,
die durch das Haltbarkeitsprüfgerät ausgeführt wurden.
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1 zeigt
schematisch ein Riemenantriebssystem eines Kraftfahrzeugmotors,
bei dem ein Riemenspanner gemäß der vorliegenden
Erfindung eingebaut ist. Das Riemenantriebssystem weist eine Antriebsriemenscheibe 1,
die an einer Ausgangswelle eines (nicht gezeigten) Kraftfahrzeugmotors
montiert ist, eine angetriebene Riemenscheibe 2 für einen
Luftverdichter, eine angetriebene Riemenscheibe 3 für eine Servolenkungspumpe,
eine angetriebene Scheibe 4 für eine Lichtmaschine, Freilaufriemenscheiben 5 und 6 und
einen einzelnen Antriebsriemen 7 auf, der um die Riemenscheiben
gespannt ist. Der Riemenspanner gemäß der vorliegenden Erfindung,
der im Allgemeinen durch das Bezugszueichen 10 angedeutet
ist, ist so vorgesehen, dass er mit einem Teil des Antriebsriemens 7 zwischen
den Riemenscheiben 1 und 4 im Eingriff ist.
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Der
Riemenspanner 10 weist ein feststehendes Element 20,
das an einem Motorblock befestigt ist, und eine Spannscheibe 40 auf,
die schwenkbar um einen Anlenkbolzen oder eine Schwenkwelle 23 bezüglich des
feststehenden Elements 20 vorgesehen ist. Die Spannscheibe 40 ist
in 1 nach oben durch eine Vorspanneinrichtung vorgespannt,
die in dem feststehenden Element 20 vorgesehen ist, und
der Antriebsriemen 7 wird aufgrund der Vorspannkraft gespannt,
die sich aus der Vorspanneinrichtung ergibt. Wenn die Spannscheibe 40 um
den Anlenkbolzen 23 in eine durch eine strichlierte Linie
in 1 gezeigte Position bewegt wird, kann das Spannen
oder Führen
des Riemens 7 um die Riemenscheiben 1 bis 6 einfach
ausgeführt
werden.
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2 zeigt
ein äußeres Erscheinungsbild
des Riemenspanners 10. Wie in dieser Figur gezeigt ist,
umfasst das feststehende Element 20 einen Montageabschnitt 21,
der mit zwei Befestigungslöchern 21a ausgebildet
ist, in die (nicht gezeigte) Bolzen eingefügt sind, um mit einem Motorblock
verbolzt zu werden, und eine Spannschale 22, in der eine
Torsions- oder Spiralfeder 50 (3) aufgenommen
ist. In der Spannschale 22 ist ein Spannarm 30 drehbar
auf die Schwenkwelle 23 montiert und um deren Achse schwenkbar.
Die Spannscheibe 40 ist drehbar um einen Scheibenbolzen 41 vorgesehen,
der durch den Spannarm 30 gelagert ist, und der Scheibenbolzen 41 ist
parallel zu der Schwenkwelle 23. Der Spannarm 30 hat
ein ringförmiges
Dämpfelement
oder Reibelement 32, das daran befestigt ist, und eine äußere Umfangsfläche das
Dämpfelements 32 ist in
Gleitkontakt mit einer inneren Umfangsfläche der Spannschale 22.
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3 zeigt
einen inneren Aufbau des Riemenspanners 10 gemäß der vorliegenden
Erfindung und 4 zeigt die Hauptteile des Riemenspanners 10 in
einer Explosionsansicht. Wie in diesen Zeichnungen gezeigt ist,
umfasst der Spannarm 30 einen Deckelabschnitt 30b,
der sich so erstreckt, dass eine Öffnungsfläche der Spannschale 22 geschlossen
ist, und einen Scheibenmontageabschnitt 30c, der die Scheibe 40 drehbar lagert.
Das ringförmige
Dämpfelement 32 ist
sicher an dem Deckelabschnitt 30b befestigt und in gleitendem Kontakt
mit der Umfangsfläche
der Spannschale 22 in der Nähe deren Öffnungsfläche.
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Die
Spannschale 22 hat einen erhabenen Abschnitt 22a,
der einstückig
an der Mitte ihres Bodens ausgebildet ist, und der Schwenkbolzen 23 ist
in den erhabenen Abschnitt 22a eingeschraubt. Der Schwenkbolzen 23 hat
einen mit einem Gewinde versehenen Abschnitt 23a, der an
dessen tieferen Endabschnitt ausgebildet ist, und einen hexagonalen
Abschnitt 23b, der ungefähr in der Mitte ausgebildet
ist. Der mit einem Gewinde versehene Abschnitt 23a des
Schwenkbolzens 23 wird in den erhabenen Abschnitt 22a eingeschraubt,
indem ein geeignetes Werkzeug wie beispielsweise ein Schraubenschlüssel, eine
Spanneinrichtung oder ähnliches auf
den hexagonalen Abschnitt 23b aufgebracht wird. Das Einschrauben
des mit dem Gewinde versehenen Abschnitts 23a in den erhabenen
Abschnitt 22a wird durchgeführt, bis der hexagonale Abschnitt 23b an
das obere Ende des erhabenen Abschnitts 22a anstößt. Dadurch
wird der Schwenkbolzen 23 sicher in den Boden der Spannschale 22 eingesetzt
und damit verbunden.
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Der
Schwenkbolzen 23 hat weiterhin einen kreisförmigen Stangenabschnitt 23c,
der sich von dem hexagonalen Abschnitt 23b nach oben erstreckt
und der kreisförmige
Stangenabschnitt 23c endet in einem zweiten mit einem Gewinde
versehenen Abschnitt 23d an dessen oberen Ende (4).
Der kreisförmige
Stangenabschnitt 23c ist in eine Hülse 31 eingefügt, die
in einem Mittenloch 30h aufgenommen ist, das in dem Deckelabschnitt 30b des
Spannarms 30 ausgebildet ist. Eine Mutter 24 ist
auf den zweiten mit einem Gewinde versehenen Abschnitt 23d des
Schwenkbolzens 23 aufgeschraubt und dadurch wird eine axiale
Bewegung der Hülse 31 verhindert.
Nichtsdestotrotz kann die Hülse 31 in
Drehrichtung gegen einen vorgegebenen Reibwiderstand gleiten. Dadurch
ist der Spannarm 30 um den Schwenkbolzen 23 bezüglich des
feststehenden Elements 20 schwenkbar. Es sollte bemerkt
werden, dass ein oberer O-Ring und ein unterer O-Ring über und
unter der Schwenkhülse 31 eingefügt sein
kann.
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Die
Torsionsfeder 50 setzt sich aus einem Metalldraht zusammen,
der in Spiralform gewickelt ist. Ein Ende 51 der Torsionsfeder 50 ist
an dem Boden der Spannschale 20 befestigt, und das andere
Ende 52 (4) ist an dem Spannarm 30 befestigt.
Die Torsionsfeder 50 wird in einem in geeigneter Weise
gespannten Zustand zwischen die Spannschale 22 und den
Spannarm 30 eingefügt
und dadurch ist der Spannarm 30 in Drehrichtung in einer
Richtung vorgespannt, um den (in 2 und 4 nicht
gezeigten) Antriebsriemen zu spannen, der über die Spannscheibe 40 gezogen
ist. Natürlich
sind die Dicke, das Material, die Form usw. des Metalldrahts der
Torsionsfeder 50 geeignet in Übereinstimmung mit der erforderlichen
Drehvorspannkraft ausgewählt.
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Wie
in 3 gezeigt ist, ist die Scheibe 40 drehbar
an dem Scheibenmontageabschnitt 30c des Spannarms 30 durch
den Scheibenbolzen 41 über
ein zwischengesetztes Kugellager 42 befestigt. Ein Staubabschirmelement 43 ist
zwischen den Kopf des Scheibenbolzens 41 und das Kugellager 42 eingefügt, und
dadurch kann das Eindringen oder Eintreten von Schmutz, Staub oder ähnlichem
in das Kugellager 42 verhindert werden.
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Das
Dämpfelement
oder Reibelement 32, das an dem Deckelabschnitt 30b des
Spannarms 30 befestigt ist, ist aus einem geeigneten elastischen
Material wie beispielsweise Plastik oder Gummi ausgebildet. Beispielsweise
ist es aus Polyacetal, aus Nylon, das Molybdän zum Verbessern der Selbstlaufeigenschaften
enthält,
aus anderem Polymermaterial, aus Nylon, das mit hochfesten Glasfasern verstärkt ist,
oder aus Kohlenfaser verstärkten
Kunststoff usw. hergestellt. Nichtsdestotrotz ist es sehr vorzuziehen,
das Dämpfelement 32 aus
einem teilweise aromatischen Polyamidkunststoffmaterial wie beispielsweise
Polyhexamethylen-Terephtal-Amid oder ähnlichem aus den später aufgeführten Gründen auszubilden.
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Zwei
kreisförmige
Löcher 32d sind
in dem Dämpfelement 32 so
ausgebildet, dass sie sich in der axialen Richtung erstrecken, und
sind in der Nähe
der inneren Umfangsfläche
des Dämpfelements 32 angeordnet.
Andererseits stehen zumindest zwei Vorsprünge oder kreisförmige stangenartige
Zapfen 30a von dem Deckelabschnitt 30b des Spannarms 30 vor
und sind in die kreisförmigen
Löcher 32d im
Wesentlichen ohne einen dazwischen ausgebildeten Spalt eingefügt. Ein
Innendurchmesser der kreisförmigen
Löcher 32d ist
nämlich im
Wesentlichen gleich einem Außendurchmesser
der kreisförmigen
stangenartigen Zapfen 30a. Dadurch kann das Dämpfelement 32 wirkungsvoll
an einer Bewegung in sowohl der Dreh- als auch der Radialrichtung bezüglich des
Deckelabschnitts 30b gehindert werden, weil die Zapfen 30a in
die Löcher 32d eingefügt sind.
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Die äußere Umfangsfläche des
Dämpfelements 32 ist
in gleitendem Kontakt mit der inneren Umfangsfläche 32b der Spannschale 22.
Zwei C-förmige
Ringfedern 33 sind in einem radial nach innen zusammengedrückten Zustand
an der inneren Umfangsfläche
des ringförmigen
Dämpfelements 32 befestigt,
so dass das Dämpfelement 32 gegen
die innere Umfangsfläche
der Spannschale 22 mit einem im Wesentlichen einheitlichen
und konstanten Druck vorgespannt und gedrückt ist. Dadurch wird während der
Schwenkbewegung des Spannarms 30 eine Dämpfkraft als eine Reibkraft
zwischen dem Dämpfelement 32 und
der Spannschale 22 erzeugt. Natürlich ist eine Vorspannkraft
der Ringfedern 33 geeignet in Übereinstimmung mit der erforderlichen Dämpfkraft
ausgewählt.
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Die 5 und 6 zeigen
ein äußeres Erscheinungsbild
des Spannarms 30 mit dem Deckelabschnitt 30b und
dem Scheibenmontageabschnitt 30c, der einstückig aus
einem geeigneten Metallmaterial hergestellt ist. Der Deckelabschnitt 30b hat
einen Vorsprung 30d, der von seiner Seitenfläche vorsteht,
und der Vorsprung 30d befindet sich mit dem Ende 52 der
Torsionsfeder 50 im Eingriff, wenn der Spannarm 30 in
dem Spanner 10 eingebaut ist. Der Deckelabschnitt 30b hat
auch ein zylindrisches Schwenkbolzenlager 30e, das von
seiner Mitte vorsteht, und die Hülse 31 ist
in dem Lager 30e aufgenommen. Weiter ist der Deckelabschnitt 30b mit
einer Führungsrille 30f ausgebildet,
die sich entlang seines Außenabschnitts
an einer Seite erstreckt, die zum Scheibenmontageabschnitt 30c des
Deckelabschnitts 30b entgegengesetzt ist. Die Vorsprünge oder kreisförmigen stangenartigen
Zapfen 30a, die von dem Deckelabschnitt 30b vorstehen,
liegen den Führungsrillen 30f gegenüber und
sind in der axialen Richtung der Spannschale 22 ausgerichtet,
wenn der Spannarm 30 in dem Spanner 10 eingebaut
ist. Der Scheibenmontageabschnitt 30c hat ein Scheibenbolzenlager 30g, das
an seiner Mitte ausgebildet ist, und der Scheibenbolzen 41 für die Spannscheibe 40 ist
in das Scheibenbolzenlager 30g eingeschraubt.
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Die 7 und 8 zeigen
ein äußeres Erscheinungsbild
des Dämpfelements 32.
Obwohl das Dämpfelement 32 eine
ringförmige
Form hat, die der Öffnung
der Spannschale 22 folgt, wie aus diesen Zeichnungen zu
erkennen ist, ist das Dämpfelement 32 so
aufgeteilt, dass ein Spalt 32b darin ausgebildet ist. Der Spalt 32b trägt dazu
bei, eine Wärmeverformung
des Dämpfelements 32 zu
absorbieren und dient auch als Ablaufkanal für Ablaufwasser, das in die
Spannschale 22 dringt.
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Das
Dämpfelement 32 hat
einen Einfügeabschnitt 32c,
der einstückig
entlang seines inneren Umfangs an einer Seite ausgebildet ist, die
dem Spalt 32b des Dämpfelements 32 gegenüberliegt.
Wie aus der 7 offensichtlich ist, erstreckt
sich der Einfügeabschnitt 32c von
der Seite des ringförmigen
Körpers
als solchem des Dämpfelements 32,
das auf den Deckelabschnitt 30b des Spannarms 30 aufgebracht
ist, wenn das Dämpfelement 32 in
dem Spanner 10 eingebaut ist. Wie aus 8 offensichtlich
ist, sind die oben erwähnten ringförmigen Löcher 32d in
dem Einfügeabschnitt 32c ausgebildet
und sind an gleichen Positionen in der radialen Richtung versetzt
von der Mitte des Dämpfelements 32 angeordnet.
Die Mittenachsen der ringförmigen Löcher 32d sind
parallel zu dem Schwenkbolzen 23, wenn das Dämpfelement 32 in
dem Spanner 10 eingebaut ist. Weiterhin ist eine Rille 32e in
dem Einfügeabschnitt 32c ausgebildet
und trägt
dazu bei, eine Verformung des Einfügeabschnitts 32c zu
absorbieren.
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Das
Dämpfelement 32 hat
ein Paar sektorförmiger
Elemente 32f, die einstückig
an seiner inneren Umfangsfläche
ausgebildet sind, und die sektorförmigen Elemente 32f sind
an den Seiten des Spalts 32b angeordnet. Die sektorförmigen Elemente 32f sind
gleitend in der Führungsrille 30f aufgenommen,
die in dem Deckelabschnitt 30b des Spannarms 30 ausgebildet
ist, und zwar wenn das Dämpfelement 32 in
dem Spanner 10 eingebaut ist. Das Dämpfelement 32 hat
ein anderes Paar sektorförmiger
Elemente 32g, die einstückig
an seiner inneren Umfangsfläche
ausgebildet sind, und die sektorförmigen Elemente 32g dienen
als Ringaufnahme für
die Ringfedern 33. Die sektorförmigen Elemente 32g sind
unter den Ringfedern 33 angeordnet, um zu verhindern, dass
sich die Ringfedern 33 nach unten verschieben (3).
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9 zeigt
eine Bauart der C-förmigen
Ringfeder 33, die eine einheitliche Breite hat, und 10 zeigt eine
andere Bauart der C-förmigen
Ringfeder 33, die eine maximale Breite an ihrer mittleren
Stelle und eine sich verändernde
Breite hat, die sich von der mittleren Stelle zu den Enden allmählich verringert.
Jede der beiden Bauarten kann in das Dämpfelement 32 eingebaut
werden. Natürlich
kann noch eine andere Bauart der Ringfeder in dem Spanner 10 verwendet
werden, obwohl sie nicht dargestellt ist.
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Die 11 und 12 zeigen
ein anderes Ausführungsbeispiel
des Dämpfelements 32,
das sich aus Elementen zusammensetzt, die ähnlich zu denen der 7 und 8 sind
und durch dieselben Bezugszeichen bezeichnet sind. Bei diesem Ausführungsbeispiel
wird der Aufteilungsspalt 32b des Dämpfelements 32 durch
ein Spannelement 32h überbrückt, das
sich von einem der gegenüberliegenden äußeren Endkanten
erstreckt, die den Spalt 32b definieren, und in Gleiteingriff
mit der anderen Endkante kommt.
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Wenn
das in den 7 und 8 gezeigte
Dämpfelement 32 in
dem Spanner 10 eingebaut ist, wie in 3 gezeigt
ist, bildet der Aufteilungsspalt 32b des Dämpfelements 32 als
eine enge Öffnung
an einer Stelle entlang des äußeren Umfangs
des Deckelabschnitts 30b des Spannarms 30. Dann
können
Bruchstücke, Fragmente
oder ähnliches
in das Innere der Spannschale 22 durch die enge Öffnung oder
den Aufteilungsspalt 32b des Dämpfelements 32 eindringen.
Nichtsdestotrotz erscheint bei der Anordnung des Dämpfelements 32, wie
sie in den 11 und 12 gezeigt
ist, keine Öffnung
an einer Stelle entlang des äußeren Umfangs
des Deckelabschnitts 30b des Spannarms 30, weil dort
das Spannelement 32h vorhanden ist. Dadurch ist das Eindringen
von Bruchteilen, Fragmenten oder ähnlichem in die Spannschale 22 durch
den Spalt 32b verhindert.
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Wenn
der Riemenspanner 10 in dem Riemenantriebssystem eingebaut
ist, das in 1 gezeigt ist, wird der Spannarm 30 in
Drehrichtung durch die elastische Kraft der Torsionsfeder 50 so
vorgespannt, dass der Antriebsriemen 7 durch die Spannscheibe 40 gespannt
wird, die mit diesem in Eingriff ist. Während des Betriebs des Riemenantriebssystems
unterliegt der Spannarm 30 unvermeidlich der Vibration
oder Schwingung durch den Antriebsriemen 7, aber die Vibration
oder Schwingung des Spannarms 30 kann wirkungsvoll aufgrund
der Dämpfkraft
gedämpft
werden, die mit Sicherheit durch die Ringfeder 33 zwischen
der inneren Umfangsfläche
der Spannschale 22 und der äußeren Umfangsfläche des
Dämpfelements 32 erzeugt
wird.
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Wenn
der Riemenspanner 10 gebraucht wird, verschleißt die äußere Umfangsfläche 32a des
Dämpfelements 32 nach
und nach. Nichtsdestotrotz entsteht kein Spalt zwischen dem Dämpfelement 32 und
dem Deckelabschnitt 30b des Spannarms 30, weil
sich das Dämpfelement 32 aufgrund
der Wirkung der Ringfeder 33 genau um den Betrag des Verschleißes aufspreizt,
und weil die Löcher 32d des
Dämpfelements 32 über die
Zapfen 30a aufgepasst sind. Entsprechend wird ein Geräusch verhindert,
das durch irgendeinen Spalt zum Zeitpunkt des Verschwenkens des
Spannarms 30 entstehen könnte.
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Da
sich der Einfügeabschnitt 32c von
dem ringförmigen
Körper
selbst des Dämpfelementes 32 erstreckt,
wie oben erwähnt
ist, d. h., da der Einfügeabschnitt 32c über der äußeren Umfangsfläche 32a des Dämpfelements 32 ausgebildet ist,
die in Gleitkontakt mit der inneren Umfangsfläche der Spannschale 22 tritt, ist
der Einfügeabschnitt 32c beständig gegenüber Wirkungen
der Relativbewegung des Dämpfelements 32 aufgrund
des Verschleißes
seiner äußeren Umfangsfläche.
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Da
weiter die Vielzahl der Zapfen 30a des Spannarms 30 in
die kreisförmigen
Löcher 32d eingefügt sind,
verteilt sich die auf das Dämpfelement 32 durch
die Torsionsfeder 50 während
des Schwenkens des Spannarms 30 ausgeübte Kraft auf eine Vielzahl
von Einfügestellen
(Zapfen 30a), wodurch ein vorzeitiger Schaden und eine
vorzeitige Verschlechterung des Dämpfelements verhindert werden
kann.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung ist ein Dämpfelement 32 aus
einem teilaromatischen Polyamidkunststoffmaterial hergestellt, das
einen dynamischen Reibungskoeffizienten von höchstens 0,20, einen kritischen
Druck-Geschwindigkeitswert
(PV) von zumindest 1373 kPa·m/s
und ein spezifisches Verschleißvolumen
von höchstens
0,02 mm3/(N·km) hat. Das Dämpfelement 32 kann
auch aus einem Copolymerkunststoffmaterial hergestellt sein, das
dieses teilaromatische Polyamidkunststoffmaterial umfasst. Das teilaromatische Polyamidkunststoffmaterial
kann als ein aromatisches Polyamidkunststoffmaterial definiert sein,
bei dem Methylen-Glieder zu dessen Hauptkette hinzugefügt sind,
und wird durch Polyhexamethylen-Terephtal-Amid (6T) oder ähnliches
dargestellt. Das teilaromatische Kunststoffmaterial besitzt nicht
nur einen hohen Widerstand gegen Abrieb und Verschleiß, sondern
hat auch eine hervorragende Verarbeitbarkeit bei der Herstellung
von Gegenständen.
Es sollte bemerkt werden, dass das aromatische Polyamidkunststoffmaterial
einen hohen Widerstand gegen Abrieb und Verschleiß hat, aber
eine schlechte Verarbeitbarkeit bei der Produktion von Gegenständen hat.
In kurzen Worten ausgedrückt,
ist die vorliegende Erfindung auch auf einen Riemenspanner gerichtet,
der das Dämpfelement 32 aufweist,
das aus dem teilaromatischen Polyamidkunststoffmaterial hergestellt
ist, das die oben erwähnten
Eigenschaften hat.
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Zur Überprüfung der
Güte und
Vorteile des Riemenspanners der vorliegenden Erfindung wurde die
folgende Haltbarkeitsprüfung
durchgeführt:
Zunächst wurde
in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung ein Riemenspanner mit einem Dämpfelement,
das aus Polyhexamethylen-Terephtal-Amid (APA oder Nylon 6T) tatsächlich zusammengebaut.
Dieses Dämpfelement
hatte einen dynamischen Reibungskoeffizienten von ungefähr 0,16,
einen kritischen Druck-Geschwindigkeitswert (PV) von 1569 kPa m/s
und ein spezifisches Verschleißvolumen
von ungefähr
0,016 mm
3/(N·km). Als erstes Vergleichsbeispiel
wurde ein Riemenspanner tatsächlich
zusammengebaut, der ein Dämpfelement
hat, das aus Polyamid (PA) gebildet ist. Dieses Dämpfelement
hatte einen dynamischen Reibungskoeffizienten von ungefähr 0,40,
einen kritischen Druck-Geschwindigkeitswert (PV) von 441 kPa·m/s und
ein spezifisches Verschleißvolumen
von ungefähr
0,03 mm
3/(N·km). Als zweites Vergleichsbeispiel
wurde ein Riemenspanner tatsächlich
zusammengebaut, der ein Dämpfelement
hat, das aus Polyacetal (POM) gebildet ist. Bei diesem Riemenspanner
hat das Dämpfelement
einen dynamischen Reibungskoeffizienten, der in den Bereich zwischen
0,18 und ungefähr
0,25 fällt,
einen kritischen Druck-Geschwindigkeitswert,
der in den Bereich zwischen ungefähr 441 und ungefähr 1176
kPa·m/s
fällt,
und ein spezifisches Verschleißvolumen,
das in den Bereich zwischen ungefähr 0,01 bis ungefähr 0,03
mm
3/(N·km)
fällt.
Die sich ergebende Zusammenfassung ist in der folgenden Tabelle
gezeigt:
| | Dynamischer
Reibungskoeffizient | Kritischer
PV-Wert [kPa·m/s] | Spezifisches
Verschleißvolumen
[mm3/(N·km)] |
| Erfindung
(APA) | 0,16 | 1569 | 0,016 |
| PA | 0,40 | 441 | 0,03 |
| POM | 0,18–0,25 | 441–1176 | 0,01–0,03 |
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Diese
zahlenmäßigen Eigenschaften
wurden experimentell in Übereinstimmung
mit dem JIS-(Japanischer Industriestandard)-K7218-Verfahren erhalten.
-
Jeder
der oben erwähnten
Riemenspanner wurde in einem Haltbarkeitsprüfgerät geprüft, wie in 13 gezeigt
ist.
-
Bei
diesem Haltbarkeitsprüfgerät bezeichnet
Bezugszeichen 10' einen
zu prüfenden
Riemenspanner. Der Riemenspanner 10' umfasst ein feststehendes Element 20' und eine Spannscheibe 40', die um eine
Achse einer Schwenkwelle 23' schwenkbar
ist. Die Scheibe 40' wird
drehend durch eine exzentrische Scheibe EP mittels eines Antriebsriemens
DB angetrieben.
-
Die
Haltbarkeitsprüfung
wurde unter den folgenden Bedingungen ausgeführt:
- (a)
die Gleitgeschwindigkeit an den Gleitflächen des Dämpfelements und der Spannschale:
21 cm/s
- (b) der von dem Dämpfelement
auf die Spannschale ausgeübte
Gleitdruck: 49 N/cm2
- (c) der Betrag der relativen Gleitbewegung zwischen dem Dämpfelement
und der Spannschale: 4,1 mm
-
Die
Gleitgeschwindigkeit (21 cm/s) hängt
von einer Laufgeschwindigkeit des Antriebriemens DB ab; der Gleitdruck
hängt von
einem Elastizitätsmodul
einer Torsionsfeder ab, die in dem betroffenen Dämpfelement vorgesehen ist;
und der Betrag der relativen Gleitbewegung hängt von einer Exzentrizität der exzentrischen Scheibe
EP ab.
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Jede
der Haltbarkeitsprüfungen
wurde über
eine Zeitspanne von 300 Stunden ausgeführt, die 14 und 15 zeigen
die Ergebnisse der Haltbarkeitsprüfungen. In der Graphik der 14 stellt
S1 und S2 den Riemenspanner dar, der das Dämpfelement hat, das aus Polyacetal
(POM) ist, und B1 und B2 stellen den Riemenspanner dar, der das
Dämpfelement
hat, das aus Polyhexamethylen-Terephtal-Amid (APA) ist. Bei dem Riemenspanner
mit dem POM-Dämpfelement
traten nach einer Laufzeit von 150 bis 200 Stunden Risse in dem Einfügeabschnitt 32c des
Dämpfelements
auf, in dem die kreisförmigen
Löcher 32 ausgebildet
sind. Im Gegensatz dazu traten bei dem Riemenspanner mit dem APA-Dämpfelement
keine Risse auf, bis eine Laufzeit von 300 Stunden vergangen war.
Gemäß der Graphik
der 15 hat das APA-Dämpfelement einen relativ hohen
Verschleißbetrag
im Vergleich zu dem des POM-Dämpfelements.
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Letztlich
ist es für
den Fachmann zu verstehen, dass die vorangehende Beschreibung bevorzugte Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung betrifft und dass verschiedene Veränderungen
und Abwandlungen der vorliegenden Erfindung gemacht werden können, ohne
den Umfang der Erfindung zu verlassen, der durch die Ansprüche definiert
ist.