DE19706313A1

DE19706313A1 - Riemenspannvorrichtung

Info

Publication number: DE19706313A1
Application number: DE1997106313
Authority: DE
Inventors: Lutz Janner
Original assignee: Hasse and Wrede GmbH
Current assignee: Hasse and Wrede GmbH
Priority date: 1997-02-18
Filing date: 1997-02-18
Publication date: 1998-09-24

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Spannen von Riemen, insbesondere zum Spannen von Riemen zum Antrieb von Nebenaggregaten von Verbrennungsmotoren, vorzugsweise von Kraftfahrzeugen, mit einem ersten Teil, einem relativ zum ersten Teil - und zum Riemen - beweglichen, insbesondere verschwenkbaren, zweiten Teil, derart, daß durch die Relativbewegungen zwischen dem ersten und dem zweiten Teil der Riemen spannbar ist, einer zwischen dem ersten und dem zweiten Teil angeordneten Feder, welche das erste und das zweite Teil federnd miteinander verbindet, und mit einem Mittel zur Dämpfung der Relativbewegung zwischen dem ersten und dem zweiten Teil.

Eine derartige Vorrichtung ist beispielsweise aus der gattungsgemäßen DE 36 37 103 A1 bekannt. Die in dieser Schrift dargestellte Spannvorrichtung eignet sich vorwiegend zum Spannen der Riemen von Kraftfahrzeug-Verbrennungsmotoren. Derartige Spannvorrichtungen werden zum automatischen Spannen der Riemen zum Antrieb von Nebenaggregaten eingesetzt (z. B. Antriebsriemen für eine Lichtmaschine), um zur einwandfreien Drehmomentübertragung eine möglichst gleichmäßige Riemenvorspannung zu erreichen.

Die DE 36 37 103 A1 zeigt eine Spannvorrichtung, bei der als erstes Teil ein äußerer fester Ring vorgesehen ist, an dessen Innenumfang eine Spiralfeder befestigt ist, an deren innerem Ende wiederum ein innerer Zylinder angeordnet ist. Der innere Zylinder ist gegenüber dem äußeren Zylinder beweglich; bei Bewegungen spannt und entspannt sich die Spiralfeder. Dieser Effekt wird dazu ausgenutzt, eine Vorspannung auf einen Riemen auszuüben: Über einen drehbar gelagerten Hebel wird eine Rolle auf ein Riementrum, möglichst das Leertrum, mit einer Querkraft belastet, was den gesamten Riementrieb vorspannt.

Treten - beispielsweise infolge einer Unwucht oder infolge äußerer Anregungen - Schwingungen oder dynamische Verlagerungen des Riementrums auf, vollzieht die Andrückrolle des Riemenspanners diese Bewegungen nach. Hierbei kann die erforderliche Riemenvorspannung unterschritten werdend so daß der Riemen infolge mangelnder Vorspannung rutscht. Um derartige Effekte zu vermeiden, wird die Bewegung der Antriebsrolle gedämpft.

Zur Dämpfung ist ein offener, radial elastischer Kunststoff- Reibring vorgesehen. Diese Festkörperreibung mit dem Reibungskoeffizient dieses Elementes und die Andrückkraft an einem Gegenelement sind von entscheidender Bedeutung für die Art der Dämpfung.

Problematisch an dieser Konstruktion sind insbesondere die sich mit der Lebensdauer des Fahrzeuges verändernden Dämpfungseigenschaften infolge Verschleißes sowie in Abhängigkeit der Temperatur und der Beanspruchungsamplitude der Vorrichtung, die eine präzise Vorspannung eines Riemens an einer Verbrennungsmaschine erschweren, wenn nicht gar unmöglich machen.

Die Erfindung zielt daher darauf ab, die gattungsgemäße Vorrichtung so weiterzuentwickeln, daß auch nach längerer Lebensdauer des Motors eine noch weitgehend unveränderte Riemenvorspannung gewährleistet wird.

Die Erfindung erreicht dieses Ziel durch den Gegenstand des Anspruches 1. Gegenüber dem gattungsgemäßen Stand der Technik ist die Feder in einer mit einer viskosen Flüssigkeit gefüllten Kammer angeordnet, wobei die viskose Flüssigkeit das Dämpfungsmittel für die Relativ- bzw. Federbewegung darstellt.

Die Erfindung nutzt damit in überraschender Weise den von einem Drehschwingungsdämpfer her prinzipiell bekannten Effekt der Dämpfung einer Bewegung mit Hilfe einer viskosen Flüssigkeit unter Verwendung einer entsprechend dimensionierten Kammer, die definierte Bewegungen der viskosen Flüssigkeit erlaubt, welche die Bewegungen eines bewegten Elementes dämpfen, zur Dämpfung der Bewegungen einer Riemenspannvorrichtung.

Die Erfindung löst sich damit von der bisher im Bereich der Riemenspannvorrichtungen vorherrschenden Idee des Einsatzes der Festkörperreibung zur Schwingungsdämpfung mit dem gewichtigen Nachteil nichtlinearer Dämpfungskoeffizienten, die sich nachteilig auf die Lebensdauer und die Betriebssicherheit der eingesetzten Riementriebe auswirken.

Die viskose Dämpfung arbeitet dagegen ohne jegliche Festkörperreibung und unterliegt damit nahezu keinem Verschleiß. Dies hat wiederum über die gesamte Lebensdauer der Vorrichtung bzw. der Verbrennungsmaschine einen nahezu konstanten Dämpfungskoeffizienten sowie konstante dynamische Kennwerte zur Folge, was sich vorteilhaft auf die Lebensdauer und die Betriebssicherheit des gesamten Riementriebes auswirkt.

Nach einer vorteilhaften Variante der Erfindung wird als Feder eine Spiralfeder eingesetzt, die sich besonders einfach in die Konstruktion integrieren läßt. Alternativ sind auch Ausführungsformen mit Schraubenfedern oder anderen Federelementen realisierbar.

Die Spiralfeder wird bevorzugt an ihrem inneren Ende am ersten Teil und an ihrem äußeren Ende am zweiten Teil befestigt. In vorteilhafter Weise weisen dabei das erste Teil und das zweite Teil beispielsweise zueinander konzentrische Zylinderabschnitte auf, wobei die Feder zwischen dem inneren und dem äußeren Zylinder verläuft. Auf diese Weise wird eine kompakte und platzsparende Anordnung realisiert, die sich auch bei beengtem Motorraum stets unproblematisch einbauen läßt.

Bevorzugt wird dabei ferner das erste Teil als Halter ausgebildet ist, der am Motorblock befestigbar ist. Dabei wird bevorzugt am Halter als zweites Teil ein Gehäuse angeordnet, welches zusammen mit dem ersten und dem zweiten Teil sowie einem Deckel die Kammer für die viskose Flüssigkeit und die Feder bildet. Zur Gewährleistung der Relativbeweglichkeit zwischen dem ersten und dem zweiten Teil wird das Gehäuse am Halter zudem drehbar gelagert, z. B. mittels eines Wälz- oder Gleitlagers.

Nach einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind in der Kammer Drosselstellen vorgesehen, welche bei Federbewegungen einen definierten Übergang der viskosen Flüssigkeit von einem Kammerbereich - und aus den Zwischenräumen der Feder - in einen anderen Bereich der Kammer - und in andere Zwischenräume der Feder - erlauben. Durch Veränderung der Drosselstellen ist es auf einfache Weise möglich, die Dämpfung der Feder bzw. der Spannvorrichtung geeignet einzustellen. Dazu ist es unter anderem auch denkbar, daß die Kammer zumindest einseitig oder aber beidseitig über den axialen Endbereich der Feder hinausragt, so daß sich an den axialen Seiten Nebenkammern bilden, die ebenfalls ein Durchströmen der viskosen Flüssigkeit erlauben.

Alternativ sind auch Bauformen möglich, bei denen das Gehäuse fest am Motor verschraubt ist und der Halter mit einem radial vorkragenden Hebel die Relativbewegung ausführt und die Rolle zur Riemenspannung trägt.

Bei einer weiteren Variante der Erfindung gewährleisten ein im wesentlichen radial nach außen vorkragender Hebelarm des Gehäuses sowie eine Umlenkrolle für den zu spannenden Riemen ein unkompliziertes Umsetzen der Federkraft in eine Andrückkraft für den Riemen.

Als viskose Flüssigkeiten haben sich die dem Fachmann aus dem Bereich der üblicherweise in Viskositäts-Schwingungsdämpfern eingesetzten höherviskose Flüssigkeiten wie Silikonöl bewährt.

Weitere bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind den übrigen Unteransprüchen zu entnehmen.

Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezug auf die Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 einen Schnitt durch ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Spannvorrichtung im Andruck auf einen zu spannenden Riemen;

Fig. 2 einen relativ zu Fig. 1 um 90° gedrehten Schnitt durch das Ausführungsbeispiel der Fig. 1.

Fig. 1 und 2 zeigen eine Vorrichtung 1 zum Spannen von Riemen 3 (Siehe Fig. 2) von Nebenaggregaten von Verbrennungsmotoren von Kraftfahrzeugen. Ein erstes Teil 5 und ein zweites Teil 7 sind relativ zueinander beweglich und ermöglichen durch ihre Relativbewegung ein Vorspannen des Riemens 3.

Das erste Teil ist als zylindrischer, hülsenartiger Halter 5 ausgeführt, der über eine axiale Bohrung 9 an einem (nicht dargestellten) Fixpunkt (Motorenblock oder ähnliches) befestigbar ist. Um diesen Halter herum ist als zweites Teil ein ringartiges Gehäuse 7 angeordnet, welches mit Lagerelementen 11 auf dem Halter 5 drehbar gelagert ist. Im vorliegenden Fall wurde ein Gleitlager eingesetzt, alternativ sind auch Wälzlagerungen realisierbar.

Das Gehäuse 7 umfaßt einen Gehäusekammerabschnitt 13, an den einstückig ein Hebel 15 angeformt ist, der radial nach außen vorkragt. Das Gehäuse wird mit einem Deckel 17 fest verschlossen. Die dynamische Abdichtung erfolgt mit Dichtungselementen 19.

Als Federung ist eine Spiralfeder 21 vorgesehen, die das Gehäuse 7 und die Halterung federnd miteinander verbindet. Das Gehäuse 7, der Deckel 17 und der Halter 5 bilden eine Kammer 23, in welcher die Feder 21 angeordnet ist; die verbleibenden Freiräume sind mit einer höherviskosen Flüssigkeit gefüllt, welche das Dämpfungsmittel für die Federbewegung darstellt.

Am Gehäuse 7 ist ferner ein im wesentlichen radial nach außen vorkragender Hebelarm angeordnet, der mit einem Zapfen 25 versehen ist, auf dem mittels eines Wälzlagers 27 eine Andrückrolle 29 für den zu spannenden Riemen angeordnet ist.

Im Nennzustand, d. h. bei nomineller Auslenkung, wird durch die Vorspannung der Feder 21 über das Gehäuse 7 und die gelagerte Rolle 29 eine Querkraft auf den Riemen 3 ausgeübt und der Riemen 3 wird gespannt. Tritt jetzt ein Verdrehwinkel zwischen dem Halter 5 und dem Gehäuse 7 auf, wird die Feder 21 weiter vorgespannt oder entlastet, d. h., die Feder 21 wird weiter zugeschnürt oder abgewickelt. Hierdurch wird die viskose Flüssigkeit aus den Zwischenräumen 31 der Feder in andere der Zwischenräume 31 verdrängt. Diese Verdrängung erfolgt über Drosselstellen 33 (axialer Endbereich der Feder) aus den Lücken 31 der Federwindungen in andere Federwindungen 31' (und umgekehrt) und führt zu einer Dämpfung der Relativbewegung zwischen dem ersten und dem zweiten Teil. Das Maß der Dämpfung wird durch die entsprechende Gestaltung der Räume 31 und 33 beeinflußt.

Zusammengefaßt bewirkt die konstruktive Gestaltung der Spannvorrichtung mit "Viskodämpfung" eine verschleißfreie Dämpfung über die gesamte Nutzungsdauer.

Bezugszeichenliste

1

Spannvorrichtung

3

Riemen

5

Halter

7

Gehäuse

9

Bohrung

11

Lagerelemente

13

Gehäusekammerabschnitt

15

Hebel

17

Deckel

19

Dichtungselemente

21

Spiralfeder

23

Kammer

25

Zapfen

27

Wälzlager

29

Andrückrolle

31

Zwischenräume

33

Drosselstellen

Claims

1. Vorrichtung zum Spannen von Riemen, insbesondere zum Spannen von Riemen (3) zum Antrieb von Nebenaggregaten von Verbrennungsmotoren, vorzugsweise von Kraftfahrzeugen, mit

a) einem ersten Teil (5),
b) einem relativ zum ersten Teil beweglichen, insbesondere verschwenkbaren, zweiten Teil (7), derart, daß durch die Relativbewegungen zwischen dem ersten und dem zweiten Teil (5, 7) der Riemen (3) spannbar ist,
c) einer zwischen dem ersten und dem zweiten Teil angeordneten Feder (21), welche das erste und das zweite Teil (5, 7) federnd miteinander verbindet, und
d) einem Mittel zur Dämpfung der Relativbewegung zwischen dem ersten und dem zweiten Teil (5,7), dadurch gekennzeichnet, daß
e) die Feder (21) in einer mit einer viskosen Flüssigkeit gefüllten Kammer (23) angeordnet ist, wobei die viskose Flüssigkeit das Dämpfungsmittel darstellt.

2. Spannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder eine Spiralfeder (21) oder eine Schraubenfeder ist.

3. Spannvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Spiralfeder (21) an ihrem inneren Ende am ersten Teil (5) und an ihrem äußeren Ende am zweiten Teil (7) befestigt ist.

4. Spannvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Teil (5) und das zweite Teil (7) zueinander konzentrische Zylinderabschnitte umfassen, wobei die Feder (21) zwischen dem inneren und dem äußeren Zylinder verläuft.

5. Spannvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Teil als Halter (5) ausgebildet ist.

6. Spannvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß am Halter (5) als zweites Teil ein Gehäuse (7) angeordnet ist.

7. Spannvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (7) am Halter (5) drehbar gelagert ist.

8. Spannvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Lagerung zwischen Gehäuse (7) und Halter (5) Wälz- oder Gleitlager vorgesehen sind.

9. Spannvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (7) einen axial aufsteckbaren Deckel (17) aufweist, der das Einsetzen der Feder (21) und der viskosen Flüssigkeit ermöglicht.

10. Spannvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (23) von dem Halter, dem Gehäuse (7) und dem Deckel (17) gebildet wird.

11. Spannvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der Kammer (23) Drosselstellen (33) vorgesehen sind, welche bei Federbewegungen einen definierten Übergang der viskosen Flüssigkeit von einem Kammerbereich - und den Zwischenräumen (31) der Feder - in einen anderen Bereich der Kammer - und in andere Zwischenräume (31') der Feder - sowie zurück erlauben.

12. Spannvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (23) zumindest einseitig über den axialen Endbereich der Feder (21) hinausragt.

13. Spannvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Halter (5) oder das Gehäuse (7) ein Mittel (9) zur Befestigung am Motorblock oder an einem anderen relativ zum zu spannenden Riemen fixen Teil aufweist.

14. Spannvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß am Gehäuse (7) oder am Halter (5) ein im wesentlichen radial nach außen vorkragender Hebelarm (15) angeordnet ist.

15. Spannvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Hebelarm (15) eine Andrückkrolle (29) für den zu spannenden Riemen angeordnet ist.

16. Spannvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als viskose Flüssigkeit eine üblicherweise in Viskositäts-Schwingungsdämpfern eingesetzte höherviskose Flüssigkeit verwendet wird.

17. Spannvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die viskose Flüssigkeit Silikonöl ist.