DE3643814A1

DE3643814A1 - Tensioning device

Info

Publication number: DE3643814A1
Application number: DE19863643814
Authority: DE
Inventors: Manfred Brandenstein; Juergen Kober; Roland Haas
Original assignee: SKF GmbH
Current assignee: SKF GmbH
Priority date: 1986-12-20
Filing date: 1986-12-20
Publication date: 1988-06-30

Abstract

In a tensioning device for driving belts, there is an annular free space 3 between the supporting body 1 and the bearing ring 2. Inserted into this space at diametrically opposite points are rectangular bimetallic elements 4, the free ends 5 of which are supported on the bore surface 6 of the bearing ring 1 and the central sections 7 of which are supported on the supporting body 1. In the event of a change in temperature, the bimetallic elements 4 bend in the same direction and thereby cause a diametrical adjustment of the supporting body 1 and the bearing ring 2 relative to one another so as to provide a readjustment of the driving belt in the case of temperature-related deviations in the tension. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Spannvorrichtung nach dem Oberbegriff des Hauptanspruches.The invention relates to a clamping device according to the Preamble of the main claim.

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.Clamps of this type are preferred at Belt drive used in the motor vehicle. With newer ones Belt drive designs are increasingly becoming belts great length used to next to the camshaft if possible all auxiliary units of the engine, such as water pump, generator, To drive vacuum pump, compressor, etc. Between Cold phase and engine operation occur significantly Temperature differences so that of the individual Engine design dependent, always with larger ones Changes in distance between the input and output shafts must be expected. This changes the required one Belt tension spanned from relatively loose to impermissible. To counter this problem, swivel, under Spring tensioned fixtures used. There however with the progressive behavior of the spring depending on Swivel angle must be calculated, they are the same Clamping devices do not reduce the temperature influence constant clamping force.

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.A tensioning device is proposed by EP-PS 00 38 233, in which a tension pulley is arranged around an eccentric one Support body is pivotable and the pivoting movement under other by a temperature-dependent stretchable medium is achieved. In this known embodiment, a large one Space necessary to accommodate the components. By the Space is required to reduce the external dimensions of the Tension roller set limits. Furthermore, there must always be a relative large and therefore expensive bearing used for the tension pulley will.

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.The object of the invention is a tensioning device to create the type mentioned, its external dimensions are small with sufficient stability and resilience, which can be produced with little effort and largely manages with bearings of standardized dimensions.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß das Stellglied als durch die Temperatur im wesentlichen biegeverformbares Bimetall-Element ausgeführt ist.The object is achieved in that the actuator as essentially deformable by temperature Bimetal element is executed.

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.Bimetals are commercially available in various designs and consist of two firmly bonded metals different coefficients of expansion. At temperature change bend proportionally to your own Temperature. In particular, they are considered more or less strong sheet metal material in the trade. Depending on the version, a convex to concave area of the deflection can be used.

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.Depending on the adjustment range required, between Bearing ring and the support body provided a free annulus, in one of the corresponding places in the scope desired belt tension adjusted bimetal element under Preload is used. It can be effective Bending direction provided for the axial or circumferential direction will. It is also conceivable to insert the bimetal element in a corresponding recess or flattening, for example of the supporting body. In this case, the entire Diameter difference between the support body and bearing ring as Adjustment path can be used. For practical applications are z. B. provided up to about 2 mm. Here is a relatively small annular space, i.e. Difference in diameter between support body and bearing ring required, the insignificant compared to known designs is and the advantageous use of standard bearings less Allows dimensions. The external dimensions of the tensioning device according to the invention are among these Small under certain circumstances and require little space. The production of the clamping device differs from solutions without Adjustment between support body and bearing ring only from that the diameter of the support body or that of the bearing ring must be chosen larger or smaller to meet the required To create space. The production is therefore simple. By the insertion of the level at room temperature, for example Bimetallic element in the larger radial section of the by eccentrically moving the support body in for example, the bore of the bearing ring Crescent-shaped free space is one for simple designs functional clamping device created. With increasing For example, the bimetal element receives a temperature convex deflection and moves the tension pulley in the sense a lower drive belt pitch. When falling Temperature, the bimetal element acquires a concave Deflection and causes the reverse adjustment. The of the temperature-dependent adjustment can be done simply by Reversing the bimetal element.

Weitere erfindungsgemäße Merkmale und vorteilhafte Ausgestaltungen werden im folgenden an dem in der Zeichnung dargestellten Beispiel beschrieben. Further features according to the invention and advantageous Embodiments are in the following in the drawing described example described.

Es zeigen:Show it:

Fig. 1 den teilweisen Querschnitt einer Spannvorrichtung aus zwei diametral gegenüber angeordneten Bimetall- Elementen, Fig. 1 the partial cross section of a clamping device consists of two diametrically oppositely disposed bimetal elements

Fig. 2 den teilweisen Längsschnitt entlang der Linie A-A der in Fig. 1 dargestellten Spannvorrichtung, Fig. 2 shows the partial longitudinal section along the line AA shown in Fig. 1 chuck,

Fig. 3 die relative Lage des Tragkörpers und des Lagerringes nach Fig. 1 bei extrem hoher Temperatur und Fig. 3 shows the relative position of the support body and the bearing ring of FIG. 1 at extremely high temperature and

Fig. 4 die gegenüber Fig. 3 veränderte Lage bei extrem niedriger Temperatur. Fig. 4 shows the changed position compared to Fig. 3 at an extremely low temperature.

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.The clamping device shown in the figures consists, among other things, of a supporting body 1 and an inner ring 2 of a ball bearing. Other components such as ball set, outer ring, roller shell and fastening devices are not shown. By initially selecting the jacket diameter of the support body 1 and / or the bore diameter of the inner ring 2 , an initially annular free space 3 is created. A rectangular bimetal element 4 is inserted diametrically opposite each other. With their free ends 5 pointing in the circumferential direction, they initially touch the bore surface 6 of the inner ring 2 in a substantially linear manner. The middle section 7 lies on the lateral surface 8 of the support body 1 . In this position, the bimetallic elements 4 cause a slight pretension between the inner ring 2 and the support body 1 . Furthermore, the elastic resilience resulting from the dimensions and the material elasticity is less than the expected average tension force of the drive belt against the tensioning device in the adjustment direction. As can be seen better from FIG. 2, the bimetal element 4 is made slightly narrower than the width of the inner ring 2 . Between the free ends 5 of the bimetallic elements 4 in the circumferential direction, a half-shell-shaped leaf spring 9 is inserted, which reliably secure the diametrical position of the bimetallic elements 4 . These leaf springs 9 are expediently made of relatively thin spring steel sheet and are each bend-biased with their ends 10 pointing in the circumferential direction against the bore surface 6 of the inner ring 2 and with the central section 11 on the outer surface 8 of the support body 1 . The bowl-shaped design can be partially preformed or, in the case of a particularly thin, initially flat leaf spring material, can only result from the insertion. As can be seen from FIG. 2, the inner ring 2 is axially positively fixed on the support body 1 between an integrally formed 13 and an opened flange 14 , but is arranged to be radially movable in this position. In this way, an inclination to the drive belt, not shown, is excluded. The remaining volume of the free space 3 is filled with a viscous to pasty, well heat-insulating medium, such as is used, for example, for heat dissipation or distribution in the electrical industry. As a result, the heat flow emanating from the engine block via the support body 1 is quickly transferred to the bimetal elements 4 and leads to an immediate adjustment of the tension of the drive belt.

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. Both bimetallic elements 4 are arranged in the same direction in their effective bending direction, which is influenced by the temperature. This means that, for example, with increasing temperature, the middle sections 7 in the bimetal elements 4 shown in FIG. 1 experience an upward curvature. This case is shown in FIG. 3 for extremely high temperatures and forms the maximum possible adjustment in this direction. In FIG. 4, the extreme position is illustrated at low temperature.

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.The tensioning device shown in the figures shows only the basic features according to the invention. Both the dimensions and the shape of the bimetallic elements 4 , the cup-shaped leaf springs 9 and the size of the annular free space 3 must be adapted to the particular application. Furthermore, it is conceivable to fix the bimetallic elements 4 to the support body 1 in a positive or non-positive manner, to do without the leaf springs 9 or to design them differently.

Claims

1. Tensioning device for drive belts or the like. With temperature-dependent adjustment in the tensioning direction, consisting of a tensioning roller rotatably mounted on a support body and an actuator controlled by the own temperature of the tensioning device, characterized in that the actuator as a bimetallic element which is essentially deformable by the temperature ( 4 ) is executed.

2. Clamping device according to claim 1, characterized in that the bimetallic element ( 4 ) in an annular space ( 3 ) between the support body ( 1 ) and the stationary bearing ring ( 2 ) of a roller or slide bearing tensioning roller is arranged.

3. Clamping device according to claims 1 or 2, characterized in that the bimetallic element ( 4 ) is essentially formed as a rectangular sheet metal plate and in the annular space ( 3 ) occupies a peripheral portion with an angle of less than 60 degrees.

4. Clamping device according to claims 1 to 3, characterized in that two diametrically opposite bimetallic elements ( 4 ) are provided in the annular space ( 3 ) with effective, temperature-dependent deflection in the same direction.

5. Clamping device according to claims 1 to 4, characterized in that in the remaining peripheral portions of the annular space ( 3 ) between the free ends ( 5 ) of the bimetallic elements ( 4 ) half-shell-shaped, the bimetallic elements ( 4 ) holding in position Leaf springs ( 9 ) are used.

6. Clamping device according to claim 5, characterized in that the leaf springs ( 9 ) with their circumferentially facing ends ( 10 ) on the radially outer (6) and with the central portion ( 11 ) on the radially inner boundary surface ( 8 ) of the annular space ( 3 ) apply under tension.

7. Clamping device according to claims 1 to 6, characterized in that the stationary bearing ring ( 2 ) is guided radially displaceably on the supporting body ( 1 ) via its side faces.

8. Clamping device according to claims 1 to 7, characterized in that the annular free space ( 3 ) is filled with a viscous, good heat-conducting medium.