DE19953379A1

DE19953379A1 - Reibkonus für eine Spannvorrichtung

Info

Publication number: DE19953379A1
Application number: DE1999153379
Authority: DE
Inventors: Bernd Hartmann
Original assignee: INA Waelzlager Schaeffler OHG
Current assignee: IHO Holding GmbH and Co KG
Priority date: 1999-11-06
Filing date: 1999-11-06
Publication date: 2001-05-31

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Spannvorrichtung für einen Zugmitteltrieb, bestehend aus einem ortsfesten Gehäuse (5), an dem ein Spannarm (6) drehbar angeordnet ist, welcher über eine Spannrolle (10) federnd an dem Zugmitteltrieb abgestützt ist. Der Spannarm (6) bildet eine kegelige Achse (3), die über eine Gleitlagerbuchse (2) an einer Kegelbohrung (4) des Gehauses (3) abgestützt ist.

Description

Gebiet der Erfindung

Zugmitteltriebe erfordern eine Spannvorrichtung, zur Vermeidung von Schlupf des Zugmittels an dem Antriebsglied bzw. dem Abtriebsglied. Zugmitteltriebe, mit einer Antriebskette oder einem Zahnriemen benötigen, eine Spannvorrich tung, die ein Überspringen oder ein Übersetzen der Antriebskette bzw. des Zahnriemens an dem gezahnten Antriebs- oder Abtriebsrad wirksam ver hindert. Der Aufbau der Spannvorrichtung umfasst ein ortsfest angeordnetes Gehäuse, an dem ein Spannarm drehbar angeordnet ist. Über eine Spannrolle, unterstützt durch eine Feder, ist der Spannarm an dem Zugmittel federnd ab gestützt. Als Lagerung zwischen dem Schwenkarm und dem Gehäuse dient ein Konus-Gleitlager, das zwischen einer kegeligen Aufnahme und einer Kegel bohrung eingesetzt ist.

Die US-PS 4,698,049 offenbart eine derartige Spanneinrichtung. Gemäß Fig. 4 ist das ortsfest angeordnete Gehäuse mit einer Kegelbohrung versehen, der eine kegelförmige Achse des Spannarms zugeordnet ist. Im eingebauten Zu stand ist zwischen den beiden Kegelflächen eine konische Gleitlagerbuchse eingesetzt zur Bildung eines Konus-Gleitlagers. Eine zwischen dem Gehäuse und dem Spannarm eingesetzte Spreizfeder bewirkt eine kraftschlüssige ge genseitige Abstützung dieser Bauteile über die Gleitlagerbuchse.

Der Aufbau derartiger Spannvorrichtungen bewirkt eine einseitige Kraftbeauf schlagung des Gleitlagers, da die vom Zugmittel auf den Schwenkarm einge leitete Kraftkomponente das Gleitlager in einer Randzone d. h. versetzt zur Mitte beaufschlagt. Diese Krafteinleitung führt zu einer Verkippung des Schwenkarms und einem nachteiligen Kantentrag, der den Verschleiß der Gleitlagerbuchse erhöht.

Aufgabe der Erfindung

Die Mängel der bekannten Spannvorrichtung berücksichtigend, besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine Spannvorrichtung mit einer verschleißoptimierten, die Lebensdauer erhöhenden Lagerung zu realisieren.

Zusammenfassung der Erfindung

Die zuvor genannte Problemstellung wird erfindungsgemäß durch ein als Gleitlagerbuchse ausgeführtes Konus-Gleitlager gelöst, dass an beiden Stirn seiten einen zylindrisch verlaufenden, axial vorstehenden Ringabschnitt auf weist. Der Ringabschnitt, übernimmt die Funktion eines Stützlagers und bewirkt gleichzeitig eine verbesserte Führung des schwenkbaren Spannarms an dem ortsfest angeordneten Gehäuse. Die erfindungsgemäße Gleitlagerbuchse ge währleistet selbst bei einer von dem Zugmittel ausgehenden, über die Spannrolle in den Schwenkarm schräg eingeleiteten Kraftkomponente einen wirksamen Schutz gegen eine Verkippung. Die zylindrischen Ringabschnitte verhindern gleichzeitig einen Kantentrag, d. h. eine erhöhte Belastung an den Endzonen der Gleitlagerbuchse. Für die erfindungsgemäß gestaltete Gleitla gerbuchse stellt sich im Vergleich zu bisherigen Konus-Gleitlagern weiterhin eine deutlich reduzierte Reibung sowie eine verbesserte Verschleißfestigkeit ein.

Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen 2 bis 13 enthalten, die nachfolgend näher erläutert werden.

Die erfindungsgemäß gestaltete Gleitlagerbuchse ist im eingebauten Zustand vollständig, d. h. sowohl radial innen als auch radial außen von der Kegelboh rung bzw. der kegeligen Achse umschlossen. Dieses Gestaltungsmerkmal si chert eine vollständige radiale Abstützung zwischen dem ortsfesten Bauteil und dem dazugehörigen schwenkbaren Bauteil der Spannvorrichtung. Durch die vollständige radiale Abstützung der axial vorstehenden Ringabschnitte ist ein Kantentrag an den Enden des Reibkonus ausgeschlossen.

Eine weiteres Gestaltungsmerkmal der Erfindung sieht vor, die Wandstärke der Gleitlagerbuchse zwischen dem Reibkonus und den Ringabschnitten unter schiedlich zu gestalten. Diese Maßnahme ermöglicht eine Anpassung der Wandstärke an die auftretenden Kräfte. Beispielsweise bietet es sich an, die Wandstärke des radial größten Ringabschnitts im Vergleich zu dem radial kleinsten Ringabschnitt stärker auszubilden. Der dem Zugmittel nahestehende und damit der höchsten Kraftbeaufschlagung ausgesetzte, radial größte Ringabschnitt besitzt damit eine verbesserte Festigkeit.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung übertrifft erfindungsgemäß die Längserstreckung der Kegelbohrung bzw. die Längserstreckung der kegeligen Achse die Länge des Reibkonus von der Gleitlagerbuchse. Dieses Konstrukti onsmerkmal gewährleistet eine vollflächige Führung bzw. Abstützung des koni schen Abschnitts der Gleitlagerbuchse. In vorteilhafter Weise ist eine Einbau lage der Gleitlagerbuchse vorgesehen, bei der sich beidseitig des Reibkonus gegenüber dem sich drehenden Bauteil ein Überstandsmaß der Kegelbohrung bzw. der kegeligen Achse einstellt. Vorzugsweise ist die Gleitlagerbuchse mit tenversetzt, d. h. entgegen einer Verschleißrichtung zwischen dem ortsfesten Gehäuse und der kegeligen Achse angeordnet. Dieser Einbau gewährleistet, dass auch bei einem verschleißbedingten wandstärkenreduzierten Reibkonus ein Überstandsmaß erhalten bleibt.

Zur Erzielung klar definierter Einbauverhältnisse ist erfindungsgemäß weiterhin vorgesehen, die Gleitlagerbuchse drehfest an einem Bauteil der Spannvor richtung anzuordnen, um damit die Reibpartner eindeutig festzulegen. Vor zugsweise ist die Gleitlagerbuchse drehfest an der Außenfläche der kegeligen Achse befestigt, die von der Gleitlagerbuchse umschlossen ist. Für diese An ordnung ergibt sich eine Reibfläche zwischen der äußeren Mantelfläche der Gleitlagerbuchse und der Kegelbohrung des Bauteils, das die Gleitlagerbuchse umschließt. Alternativ schließt die Erfindung ebenfalls eine Drehfixierung der Gleitlagerbuchse an der Kegelbohrung ein, wodurch sich eine Gleitfläche zwi schen der Mantelfläche der kegeligen Achse und der Innenseite der Gleitlager buchse einstellt.

Abhängig von der Befestigung der Gleitlagerbuchse ist erfindungsgemäß vor gesehen, den zylindrisch verlaufenden, axial vorstehenden Ringabschnitt mit einer Stufe zu versehen. Durch die Stufe ist sichergestellt, dass der Reibkonus der Gleitlagerbuchse im Bereich der Reibfläche ausschließlich an der Kegel bohrung bzw. an der kegeligen Achse abgestützt ist und damit außerhalb einer Übergangszone zu einer zylindrischen Aufnahme, an dem die axial vorstehen den Ringabschnitte der Gleitlagerbuchse geführt sind.

Die Gestaltung der axial vorstehenden Ringabschnitten sieht weiterhin vor, dass sich im eingebauten Zustand der Gleitlagerbuchse der gestufte Abschnitt bis zum Reibkonus erstreckt. Durch die Wandstärke des axial vorstehenden Ringabschnitts und der Stufenhöhe kann dabei Einfluss auf die Längserstrec kung des Reibkonus genommen werden.

Die Erfindung schließt weiter an zumindest einem Ringabschnitt eine Profilie rung ein, die formschlüssig mit einer entsprechenden, örtlich begrenzten Profi lierung an der Kegelbohrung bzw. der kegeligen Achse formschlüssig zusam menwirkt. Diese Maßnahme ermöglicht eine Drehfixierung der Gleitlagerbuch se an einem Bauteil der Spannvorrichtung.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die Erfindung wird anhand von drei Figuren näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Ausschnitt aus einer Spannvorrichtung, aus der die erfindungsgemäße Gleitlagerbuchse zu entnehmen ist;

Fig. 2 eine zu Fig. 1 alternativ gestaltete erfindungsgemäße Gleitlagerbuchse im eingebauten Zustand;

Fig. 3 den Aufbau einer Spannvorrichtung, in der eine Gleitlager buchse bisheriger Bauart eingesetzt ist.

Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen

Zur Erläuterung der Erfindung wird zunächst die in Fig. 3 in einem Längs schnitt abgebildete Spannvorrichtung 1 beschrieben, in der eine Gleitlager buchse 2 bisheriger Bauart zwischen einer kegeligen Achse 3 und einer Kegel bohrung 4 angeordnet ist. Der Aufbau der Spannvorrichtung 1 umfasst ein ortsfest angeordnetes Gehäuse 5, das die kegelige Achse 3, welche einstückig mit einem Spannarm 6 verbunden ist, umschließt. Der Formgebung der kegeli gen Achse 3 ist die Kegelbohrung 4 im Gehäuse 5 zugeordnet. Ein radial von der kegeligen Achse 3 und der Kegelbohrung 4 begrenzter Zwischenraum dient zur Aufnahme der Gleitlagerbuchse 2. An dem vom Spannarm 6 abgewandten Ende ist die kegelige Achse 3 zentrisch mit einem Bolzen 7 versehen, dessen freies Ende mit einem Ringflansch 8 versehen ist. Zwischen dem Gehäuse 5 und dem Ringflansch 8 ist eine Spreizfeder 9 eingesetzt, die jeweils eine kraft schlüssige Anlage der kegeligen Achse 3 an der Kegelbohrung 4 an der Gleit lagerbuchse 2 sicherstellt. An dem Spannarm 6 ist endseitig eine drehbare Spannrolle 10 angeordnet, die im eingebauten Zustand der Spannvorrichtung 1 an dem in Fig. 3 nicht abgebildeten Zugmitteltrieb federnd anliegt. Die fe dernde Anlage der Spannrolle bewirkt ebenfalls die Spreizfeder 9, die zusätzlich eine in Umfangsrichtung wirkende Kraftkomponente in den Spannarm 6 einleitet. Die Kraftkomponenten der Spreizfeder 9 verdeutlichen die Doppel pfeile sowie der weitere eine Drehkomponente andeutende Pfeil. Die Gleitla gerbuchse 2 hat die Aufgabe, beispielsweise die vom Verbrennungsprozeß der Brennkraftmaschine in den Zugmitteltrieb eingeleiteten Schwingungen zu dämpfen. Aufgrund der Spreitzfeder 9 ist die kegelige Achse 3 in Pfeilrichtung, d. h. in Richtung des Gehäuses 5 kraftbeaufschlagt. Dabei wird die Gleitlager buchse 2 an die Kegelbohrung 4 gepresst. Eine der Wirkrichtung der Spreitz richtung 9 entgegengesetzte Kraftkomponente, die über den Zugmitteltrieb auf den Spannarm 6 wirksam wird, erfordert eine Überwindung der Reibkraft zwi schen der Gleitlagerbuchse 2, und dem Bauteil, dass sich gegenüber der Gleitlagerbuchse 2 verlagert.

Abweichend zu der in Fig. 3 im eingebauten Zustand abgebildeten bekannten Gleitlagerbuchse 2, ist in Fig. 1 eine erfindungsgemäße Gleitlagerbuchse 12 abgebildet. Neben einem kegeligen, bzw. konischen Abschnitt ist die Gleitla gerbuchse 12 an beiden Stirnseiten jeweils mit einem zylindrischen, axial aus gerichteten Ringabschnitt 13a, 14a versehen. Durch die Anordnung und Lage der Ringabschnitte 13a, 14a im eingebauten Zustand erfährt die Gleitlager buchse 12 eine Stützlagerung an den Bauteilen, die der Gleitlagerbuchse 12 benachbart sind. Die Anordnung der Ringabschnitte 13a, 14a sieht vor, dass die konische Außenkontur der Gleitlagerbuchse 12 so an der Kegelbohrung 4 des Gehäuses 5 abgestützt ist, dass sich beidseitig ein Überstandsmaß "S₁; S₂" einstellt. Axial beabstandet von der Abstützfläche der Gleitlagerbuchse 12 an der Kegelbohrung 4 sind die Ringabschnitte 13a, 14a der Gleitlagerbuchse 12 in zylindrischen Aufnahmen des Gehäuses 5 geführt. Eine von dem Zugmittel trieb ausgehende, über den Spannarm 6 in die Spannvorrichtung 1 eingeleitete Radialkraft "F" wird über die Ringabschnitte 13a, 14a der Gleitlagerbuchse 12 in das Gehäuse 5 übertragen. Der Reibkonus 11, die Abstützfläche der Gleitla gerbuchse 12 an der Kegelbohrung 4 bzw. an der kegeligen Achse 3 bleibt dabei von der Radialkraft "F" unberücksichtigt. Im Vergleich zu der Gleitlager buchse 2 gemäß Fig. 1 stellt sich bei der erfindungsgemäßen Gleitlagerbuch se 12 kein Kantentrag an den Endzonen des Reibkonus 11 der Gleitlagerbuchse 12 ein. Die zylindrischen Ringabschnitte 13a, 14a gewährleisten eine siche re Führung der Gleitlagerbuchse 12 und einen wirksamen Schutz gegenüber einem Verkippen. Gleichzeitig wird ein erhöhter Verschleiß durch einen Kan tentrag vermieden. Folglich verbessert die erfindungsgemäße Gleitlagerbuchse 12 die Lebensdauer der gesamten Spannvorrichtung 1.

Die konstruktive Gestaltung der Gleitlagerbuchse 12 umfasst zur Sicherstellung der definierten Anlage der Gleitlagerbuchse 12 an der Kegelbohrung 4 ver schiedene Maßnahmen. Der radial kleinste Ringabschnitt 13 erstreckt sich soweit, dass sich in der Einbaulage der Gleitlagerbuchse 12 das Überstands maß, "S₁" einstellt. Dieses Maß definiert einen Abstand zwischen einer Stufe 15 der Gleitlagerbuchse 12 und einem Übergang 16 zwischen dem zylindrischen Abschnitt des Gehäuses 5 und der sich daran anschließenden Kegelbohrung 4. Der radial größte Ringabschnitt 14 bildet am freien Ende außenseitig einen Kragen 17, über den die Gleitlagerbuchse 12 an der zylindrischen Wandung des Gehäuses 5 abgestützt ist. In Richtung des Reibkonus 11 zeigend bildet der Kragen 17 einen radial nach innen verlaufenden Absatz 19 zu einer zylin drischen Mantelfläche 20, an die sich der Reibkonus 11 der Gleitlagerbuchse 12 anschließt. Die radiale Höhe des Absatzes 19, der den radialen Abstand zwischen der Mantelfläche 20 und dem zylindrischen Abschnitt des Gehäuses 5 bestimmt, ist so gewählt, dass sich in der Einbaulage der Gleitlagerbuchse 12 das Überstandsmaß "S₂" zwischen dem Übergang 18 und dem Ende der Mantelfläche 20 einstellt. Zwischen der kegeligen Achse 3 und der Gleitlager buchse 12 ist im Bereich des Kragens 17 eine Verdrehsicherung 21 vorgese hen. Dazu ist die kegelige Achse 3 mit einer Längsnut 23 versehen, in die eine einstückig mit dem Ringabschnitt 14 der Gleitlagerbuchse 12 versehene Füh rungsnase 24 formschlüssig eingreift. Die Verdrehsicherung 21 gewährleistet definierte Reibungspartner, d. h. eine definierte Reibfläche. Danach stellt sich bei einer Relativverdrehung zwischen der kegeligen Achse 3 und dem Gehäu se 5 eine Reibfläche zwischen der äußeren Mantelfläche des Reibkonus 11 und der Kegelbohrung 4 ein.

Die Fig. 2 zeigt die Gleitlagerbuchse 22 im eingebauten Zustand. Der Aufbau dieser Gleitlagerbuchse 22 gewährleistet eine Lagefixierung an dem Gehäuse 5. Bei einer Verdrehung der kegeligen Achse 3 wird dabei die radial innere Kegelfläche der Gleitlagerbuchse 22 beaufschlagt, die sich auf der Mantelflä che der kegeligen Achse 3 abstützt. Dazu ist zwischen dem Gehäuse und der Gleitlagerbuchse 22 die Verdrehsicherung 25 vorgesehen, bei der die einstüc kig mit der Gleitlagerbuchse 22 verbundene Führungsnase 26 in der Längsnut 27 des Gehäuses 5 geführt ist. Axial versetzt zum Reibkonus 11 ist die Gleitla gerbuchse 22 ebenfalls an beiden Stirnseiten mit axial vorstehenden Ringab schnitten 13b, 14b versehen.

Aufgrund der abweichenden Reibpartner im Vergleich zu der Fig. 1 - die Reibfläche stellt sich gemäß Fig. 2 zwischen der kegeligen Achse 3 und der Innenwandung des Reibkonus 11 der Gleitlagerbuchse 22 ein - sind die Ringabschnitte 13b, 14b entsprechend gestaltet. Der Ringabschnitt 13b besitzt innenseitig einen Kragen 28, der sich auf der zylindrischen Mantelfläche des Bolzens 7 abstützt. Zum Reibkonus 11 zeigend schließt sich an den Kragen 28 ein Absatz 29 an, der sich bis zur Innenwandung 30 des Ringabschnitts 13b erstreckt. Wie der Fig. 2 zu entnehmen ist, ergibt auch diese Gestaltung des Ringabschnitts 13b ein Überstandsmaß "S₁" zwischen dem Übergang 16 an der kegeligen Achse 3 und dem Ende der zylindrischen Innenwandung 30. Der radial größere Ringabschnitt 14b bildet innenseitig die Stufe 31, die im einge bauten Zustand der Gleitlagerbuchse 22 axial versetzt zum Übergang 18 an geordnet ist und damit das Überstandsmaß "S₂" bildet.

Bezugszahlen

1

Spannvorrichtung

2

Gleitlagerbuchse

3

kegelige Achse

4

Kegelbohrung

5

Gehäuse

6

Spannarm

7

Bolzen

8

Ringflansch

9

Spreizfeder

10

Spannrolle

11

Reibkonus

12

Gleitlagerbuchse

13

a Ringabschnitt

13

b Ringabschnitt

14

a Ringabschnitt

14

b Ringabschnitt

15

Stufe

16

Übergang

17

Kragen

18

Übergang

19

Absatz

20

Mantelfläche

21

Verdrehsicherung

22

Gleitlagerbuchse

23

Längsnut

24

Führungsnase

25

Verdrehsicherung

26

Führungsnase

27

Längsnut

28

Kragen

29

Absatz

30

Innenwandung

31

Stufe
S₁

Überstandsmaß
S₂

Überstandsmaß

Claims

1. Spannvorrichtung zum Spannen eines Zugmitteltriebs, mit einem dreh bar an einem ortsfesten Gehäuse (5) gelagerten, über eine Spannrolle (10) federnd an dem Zugmitteltrieb abgestützten Spannarm (6), wobei eine zwischen dem Gehäuse (5) und dem Spannarm (6), an einer Ke gelbohrung (4) und an einer kegeligen Achse (3) geführte Gleitlager buchse (2, 12, 22) einen Reibkonus (11) bildet, dadurch gekennzeich net, dass sich an beiden Stirnseiten der Gleitlagerbuchse (12, 22) ein zylindrisch gestalteter, axial vorstehender Ringabschnitt (13a, 13b; 14a, 14b) anschließt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Einbaulage der Gleitlagerbuchse (2, 22), die Ringabschnitte (13a, 13b; 14a, 14b) über deren gesamte Längserstreckung sowohl an der Innen seite als auch an der Außenseite an der kegeligen Achse (3) oder der Kegelbohrung (4) abgestützt sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringabschnitte (13a, 13b; 14a, 14b) eine Wandstärke aufweisen, die sich von einem konischen Bereich der Gleitlagerbuchse (12, 22), dem Reibkonus (11) unterscheiden.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Wandstärke des radial größten Ringabschnitts (14a) von der Wand stärke des radial kleinsten Ringabschnitts (13a) unterscheidet (Fig. 1).

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Längserstreckung der Kegelbohrung (4) eine Längserstreckung des Reibkonus (11) der Gleitlagerbuchse (12) übertrifft (Fig. 1).

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Länge des Reibkonus (11), die eine Längserstreckung der kegeligen Achse (3) übertrifft (Fig. 2).

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass in der Einbaulage sich beidseitig des Reibkonus (11) der Gleitlagerbuchse (12; 22) ein Überstandsmaß (S1; S2) an der Kegelbohrung (4) oder an der kegeligen Achse (3) einstellt (Fig. 1, Fig. 2).

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch eine versetzte, außermittige Einbaulage der Gleitlagerbuchse (12, 22) an der Kegelboh rung (4) oder der kegeligen Achse (3), entgegen einer Verschließrich tung der Gleitlagerbuchse (12, 22).

9. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitlagerbuchse (12) mittels einer Verdrehsicherung (21) an der kegeli gen Achse (3) drehfixiert ist (Fig. 1).

10. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der Einbaulage die Gleitlagerbuchse (22) über eine Verdrehsicherung (25) mit dem Gehäuse (5) verbunden ist (Fig. 2).

11. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der radi al größere Ringabschnitt (14a) außenseitig über einen Kragen (17) am Gehäuse (5) abgestützt ist (Fig. 1).

12. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der radi al kleinste Ringabschnitt (13a, 13b) innenseitig einen Kragen (28) bildet, über den die Gleitlagerbuchse (22) abgestützt ist (Fig. 2).

13. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bildung der Verdrehsicherung (21, 25) die Gleitlagerbuchse (12, 22) zumindest eine radial nach außen gerichtete Führungsnase (24, 26) aufweist, die formschlüssig in eine Längsnut (23, 27) des Gehäuses (5) eingreift.