DE3643814A1 - Spannvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Spannvorrichtung nach dem Oberbegriff des Hauptanspruches.

Spannvorrichtungen dieser Art werden vorzugsweise bei Riementrieben im Kraftfahrzeug verwendet. Bei neueren Konzeptionen von Riementrieben werden immer häufiger Riemen großer Länge eingesetzt, um neben der Nockenwelle möglichst alle Nebenaggregate des Motors, wie Wasserpumpe, Generator, Unterdruckpumpe, Kompressor usw. anzutreiben. Zwischen Kaltphase und Betrieb des Motors treten erhebliche Temperaturunterschiede auf, so daß von der individuellen Motorkonstruktion abhängig, ständig mit größeren Abstandsänderungen der An- bzw. Abtriebswellen untereinander gerechnet werden muß. Dadurch ändert sich die erforderliche Riemenspannung von relativ lose bis unzulässig überspannt. Um diesem Problem zu begegnen, werden schwenkbare, unter Federspannung angestellte Spannvorrichtungen verwendet. Da jedoch mit dem progressiven Verhalten der Feder abhängig vom Schwenkwinkel gerechnet werden muß, gleichen diese Spannvorrichtungen den Temperatureinfluß nicht unter konstanter Spannkraft aus.

Durch die EP-PS 00 38 233 wird eine Spannvorrichtung vorgeschlagen, bei der eine Spannrolle um einen exzentrisch angeordneten Tragkörper schwenkbar ist und die Schwenkbewegung unter anderem durch ein temperaturabhängig dehnbares Mittel erzielt wird. Bei dieser bekannten Ausführung wird ein großer Raum notwendig, um die Bauteile unterzubringen. Durch den Platzbedarf sind der Reduzierung der äußeren Abmessungen der Spannrolle Grenzen gesetzt. Weiterhin muß stets ein relativ großes und damit teueres Lager für die Spannrolle verwendet werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Spannvorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, deren äußere Abmessungen bei ausreichender Stabilität und Spannkraft klein sind, die mit geringem Aufwand herstellbar ist und weitgehend mit Lagern genormter Abmessungen auskommt.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß das Stellglied als durch die Temperatur im wesentlichen biegeverformbares Bimetall-Element ausgeführt ist.

Bimetalle sind in verschiedenen Ausführungen handelsüblich und bestehen aus zwei miteinander festverbundenen Metallen unterschiedlicher Ausdehnungskoeffizienten. Bei Temperatur­ änderung biegen sie sich proportional zu ihrer eigenen Temperatur. Sie sind insbesondere als mehr oder weniger starkes Blechmaterial im Handel. Je nach Ausführung kann ein konvex bis konkaver Bereich der Durchbiegung ausgenutzt werden.

Je nach erforderlichem Verstellbereich wird zwischen dem Lagerring und dem Tragkörper ein freier Ringraum vorgesehen, in den an einer entsprechenden Stelle des Umfanges ein der gewünschten Riemenspannung angepaßtes Bimetall-Element unter Vorspannung eingesetzt wird. Dabei kann seine wirksame Biegerichtung zur Axial- oder zur Umfangsrichtung vorgesehen werden. Es ist weiterhin denkbar, das Bimetall- Element in eine entsprechende Ausnehmung oder Abflachung, beispielsweise des Tragkörpers einzusetzen. In diesem Fall kann die gesamte Durchmesserdifferenz zwischen Tragkörper und Lagerring als Verstellweg ausgenutzt werden. Für praktische Anwendungen werden Verstellungen z. B. bis ca. 2 mm vorgesehen. Dabei ist ein relativ kleiner ringförmiger Freiraum, d.h. Durchmesserunterschied zwischen Tragkörper und Lagerring erforderlich, der gegenüber bekannten Ausführungen unbedeutend ist und den vorteilhaften Einsatz von Normlagern geringer Abmessungen ermöglicht. Die äußeren Abmessungen der erfindungsgemäßen Spannvorrichtung werden unter diesen Umständen klein und erfordern einen geringen Platzbedarf. Die Herstellung der Spannvorrichtung weicht von Lösungen ohne Verstellung zwischen Tragkörper und Lagerring nur dadurch ab, daß der Durchmesser des Tragkörpers bzw. der des Lagerringes größer bzw. kleiner gewählt werden muß, um den erforderlichen Freiraum zu schaffen. Die Fertigung ist demnach einfach. Durch das Einsetzen des beispielweise bei Raumtemperatur ebenen Bimetall-Elementes in den größeren radialen Abschnitt des durch exzentrisches Verlagern des Tragkörpers in beispielsweise der Bohrung des Lagerringes entstandenen sichelförmigen Freiraumes ist für einfache Ausführungen eine funktionsfähige Spannvorrichtung geschaffen. Bei steigender Temperatur erhält das Bimetall-Element beispielweise eine konvexe Durchbiegung und verschiebt die Spannrolle im Sinne einer geringeren Anstellung des Treibriemens. Bei fallender Temperatur erhält das Bimetall-Element eine konkave Durchbiegung und bewirkt die umgekehrte Verstellung. Die von der Temperatur abhängige Verstellung kann einfach durch Umdrehen des Bimetall-Elementes umgekehrt werden.

Weitere erfindungsgemäße Merkmale und vorteilhafte Ausgestaltungen werden im folgenden an dem in der Zeichnung dargestellten Beispiel beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1 den teilweisen Querschnitt einer Spannvorrichtung aus zwei diametral gegenüber angeordneten Bimetall- Elementen,

Fig. 2 den teilweisen Längsschnitt entlang der Linie A-A der in Fig. 1 dargestellten Spannvorrichtung,

Fig. 3 die relative Lage des Tragkörpers und des Lagerringes nach Fig. 1 bei extrem hoher Temperatur und

Fig. 4 die gegenüber Fig. 3 veränderte Lage bei extrem niedriger Temperatur.

Die in den Figuren dargestellte Spannvorrichtung besteht unter anderem aus einem Tragkörper 1 und einem Innenring 2 eines Kugellagers. Weitere Bauteile wie Kugelsatz, Außenring, Laufrollenmantel und Befestigungseinrichtungen sind nicht dargestellt. Durch entsprechende Wahl des Manteldurchmessers des Tragkörpers 1 und/oder des Bohrungsdurchmessers des Innenringes 2 wird ein zunächst ringförmiger Freiraum 3 geschaffen. In diesen sind diametral gegenüberliegend je ein rechteckiges Bimetall-Element 4 eingesetzt. Diese berühren mit ihren in Umfangsrichtung weisenden freien Enden 5 zunächst im wesentlichen linienförmig die Bohrungsfläche 6 des Innenringes 2. Der mittlere Abschnitt 7 liegt auf der Mantelfläche 8 des Tragkörpers 1 auf. In dieser Position bewirken die Bimetall-Elemente 4 eine geringe Vorspannung zwischen dem Innenring 2 und dem Tragkörper 1. Weiterhin ist die sich aus den Abmessungen und der Materialelastizität ergebende federnde Nachgiebigkeit geringer als die durchschnittlich zu erwartende Spannkraft des Treibriemens gegen die Spannvorrichtung in Verstellrichtung. Wie besser aus Fig. 2 hervorgeht, ist das Bimetall-Element 4 geringfügig schmaler gegenüber der Breite des Innenringes 2 ausgeführt. Zwischen den freien Enden 5 der Bimetall-Elemente 4 in Umfangsrichtung ist jeweils eine halbschalenförmige Blattfeder 9 eingesetzt, die die diametrale Lage der Bimetall-Elemente 4 zuverlässig absichern. Diese Blattfedern 9 sind zweckmäßigerweise aus relativ dünnem Federstahlblech hergestellt und liegen jeweils biegevorgespannt mit ihren in Umfangsrichtung weisenden Enden 10 an der Bohrungsfläche 6 des Innenringes 2 und mit dem mittleren Abschnitt 11 auf der Mantelfläche 8 des Tragkörpers 1 an. Die schalenförmige Ausbildung kann teilweise vorgeformt sein oder sich bei besonders dünnem, zunächst ebenen Blattfedermaterial erst durch das Einsetzen ergeben. Wie aus Fig. 2 hervorgeht, ist der Innenring 2 auf dem Tragkörper 1 zwischen einem angeformten 13 und einem aufgezogenen Flansch 14 axial formschlüssig fixiert, jedoch in dieser Lage radial beweglich angeordnet. Eine Schiefstellung gegenüber dem nicht dargestellten Treibriemen ist auf diese Weise ausgeschlossen. Das verbleibende Volumen des Freiraumes 3 ist mit einem dickflüssigen bis pastenförmigen, gut wärmeisolierenden Medium gefüllt, wie es beispielsweise für die Wärmeableitung bzw. -verteilung in der Elektroindustrie eingesetzt wird. Dadurch wird der vom Motorblock über den Tragkörper 1 ausgehende Wärmestrom schnell auf die Bimetall-Elemente 4 übertragen und führt zu einer unverzüglichen Anpassung der Spannung des Treibriemens.

Beide Bimetall-Elemente 4 sind in ihrer von der Temperatur beeinflußten, wirksamen Biegerichtung gleichsinnig angeordnet. Das bedeutet, daß beispielsweise bei steigender Temperatur die mittleren Abschnitte 7 bei den in Fig. 1 dargestellten Bimetall-Elementen 4 eine Wölbung nach oben erfahren. Dieser Fall ist für extrem hohe Temperaturen in Fig. 3 dargestellt und bildet in dieser Richtung die maximal mögliche Verstellung. In Fig. 4 ist die Extremlage bei niedriger Temperatur dargestellt.

Die in den Figuren dargestellte Spannvorrichtung zeigt nur die prinzipiellen erfindungsgemäßen Merkmale. Sowohl die Abmessungen als auch die Form der Bimetall-Elemente 4, der schalenförmigen Blattfedern 9 und die Größe des ringförmigen Freiraumes 3 müssen dem jeweiligen Anwendungsfall angepaßt werden. Weiterhin ist es denkbar, die Bimetall-Elemente 4 am Tragkörper 1 form- oder kraftschlüssig zu befestigen, dabei auf die Blattfedern 9 zu verzichten oder diese anders zu gestalten.

Claims (8)

1. Spannvorrichtung für Treibriemen oder dgl. mit temperaturabhängiger Verstellung in Spannrichtung, bestehend aus einer auf einem Tragkörper drehbar gelagerten Spannrolle und einem von der eigenen Temperatur der Spannvorrichtung gesteuerten Stellglied, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglied als durch die Temperatur im wesentlichen biegeverformbares Bimetall- Element (4) ausgeführt ist.

2. Spannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Bimetall-Element (4) in einem ringförmigen Freiraum (3) zwischem Tragkörper (1) und dem stillstehenden Lagerring (2) einer wälz- oder gleitgelagerten Spannrolle angeordnet ist.

3. Spannvorrichtung nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Bimetall-Element (4) im wesentlichen als rechteckige Blechscheibe ausgebildet ist und im ringförmigen Freiraum (3) einen Umfangsabschnitt mit einem Winkel von weniger als 60 Grad einnimmt.

4. Spannvorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß im ringförmigen Freiraum (3) zwei diametral gegenüberliegende Bimetall-Elemente (4) mit in gleicher Richtung wirksamer, temperaturabhängiger Durchbiegung vorgesehen sind.

5. Spannvorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in den verbleibenden Umfangsabschnitten des ringförmigen Freiraumes (3) zwischen den freien Enden (5) der Bimetall-Elemente (4) halbschalenförmige, die Bimetall-Elemente (4) in Position haltende Blattfedern (9) eingesetzt sind.

6. Spannvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Blattfedern (9) mit ihren in Umfangsrichtung weisenden Enden (10) an der radial äußeren (6) und mit dem Mittelabschnitt (11) an der radial inneren Begrenzungsfläche (8) des ringförmigen Freiraumes (3) unter Vorspannung anliegen.

7. Spannvorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der stillstehende Lagerring (2) über seine Seitenflächen radial verschiebbar auf dem Tragkörper (1) geführt ist.

8. Spannvorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der ringförmige Freiraum (3) mit einem viskosen, gut wärmeleitenden Medium gefüllt ist.