DE3717125C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine automatische Riemenspanneinrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Aus der JP-Ab 55-1 32 430 und aus der US-PS 43 71 360 sind automatische Riemenspanneinrichtungen bekannt, bei denen in einer Kammer eine axial unverschiebbare aber drehbar gelagerte Hülse mit endseitigem Innengewinde vorgesehen ist, die über eine Torsionsfeder in Drehrichtung vorspannbar ist. Im Innengewinde der Hülse sitzt ein Schraubteil, dessen verschiebbares oberes Ende aus dem die Kammer bildenden Körper hervorsteht und in diesem drehgesichert ist. Diese Anordnung ist insofern nachteilig, als eine große Baulänge erforderlich ist, nachdem das Schraubteil aus einem Gewindeabschnitt und einem Vierkantabschnitt zur Drehsicherung bestehen muß.

Aus der JP-Ab 56-83 647 ist eine automatische Riemenspanneinrichtung der eingangs genannten Art bekannt, bei welcher das Schraubteil direkt von einer Torsionsfeder beaufschlagt und somit beim Spannvorgang aus dem zylindrischen Körper herausgeschraubt wird.

Die vorgenannten Anordnungen dienen alle dazu, einen Riemen nachzuspannen, wenn dieser im Laufe seiner Betriebszeit nachgibt. Hierbei wird davon ausgegangen, daß der Riemen immer nur länger, nie aber kürzer wird. Da in jüngerer Zeit derartige Riemen, insbesondere Zahnriemen, zur Steuerung von Nockenwellen dienen, wird eine extreme hohe Genauigkeit verlangt, so daß durch geeignete Werkstoffwahl und Riemenkonstruktion nunmehr Riemen zur Verfügung stehen, die im Laufe ihrer Lebensdauer nur noch ganz geringfügige Längungen erfahren. Die Temperatureinflüsse auf die Riemenspannung stehen nunmehr im Vordergrund, so daß sowohl eine Längung des Riemens beim Erwärmen als auch eine Verkürzung des Riemens beim Abkühlen zu berücksichtigen ist. Bei Verwendung der bisher bekannten Spanneinrichtungen tritt nun das Problem auf, daß diese beim Abkühlen des Riemens nicht nachgeben können, so daß beim Kaltstart eine übermäßig hohe Riemenspannung auftritt.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Riemenspanneinrichtung der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, daß in allen Fällen eine exakte Konstanthaltung der Riemenspannung durchführbar ist.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Patentanspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Ein wesentlicher Gedanke der Erfindung liegt darin, daß ein selbsthemmungsfreies Gewinde vorgesehen ist und daß dieses Gewinde so gut geschmiert wird, daß ein Betrieb mit nur ganz geringer Reibung und damit ein Zurückschieben der Spanneinrichtung in den zylindrischen Körper möglich wird.

Weitere Merkmale ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung.

Hierbei zeigt:

Fig. 1 eine Seitenansicht zur Erläuterung einer Zahnriemenantriebseinrichtung für einen Motor, bei dem die Erfindung Anwendung findet;

Fig. 2a eine Teilschnittansicht einer automatischen Spanneinrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 2c eine Teilschnittansicht der Spanneinrichtung gemäß Fig. 2a von der rechten Seite; und in

Fig. 2c eine Schnittansicht längs der Linie C-C in Fig. 2a.

Im folgenden wird auf Fig. 1 Bezug genommen. Eine Kurbel­ wellenscheibe 1 ist betriebsmäßig über einen Steuerriemen oder Zahnriemen 4 mit einer Nockenwellenscheibe 3 verbunden, deren Durchmesser doppelt so groß wie der der Kurbelwellen­ scheibe 1 ist. Eine Ölpumpenscheibe 2 ist unmittelbar unter der Kurbelwellenscheibe 1 angeordnet, und eine Leerlaufscheibe 5 steht mit dem Riemen 4 an der gespannten Seite der Lauf­ strecke des Riemens 4 in Eingriff. Eine Leerlaufscheibe 6 drückt auf der nichtgespannten oder schlaffen Seite in der Nähe der Kurbelwellenscheibe 1 gegen den Riemen 4. Somit ist der Riemen 4 in einer L-förmigen Konfiguration geführt, so daß seine Verzahnung über mehr als die Hälfte des Umfanges der Kurbelwellenscheibe 1 mit dieser in Eingriff steht.

Eine Spannscheibe 7 ist auf einer Achse 10 drehbar gelagert, die an einem Ende eines Hebelarmes 9 befestigt ist, welcher an seinem anderen Ende an einer Achse 8 drehbar montiert ist. Die Spannscheibe 7 drückt auf der ungespannten Seite oder Schlaffseite gegen den Riemen 4, und zwar in der Nähe der Nockenwellenscheibe 3 in einer Position, die unmittelbar vor dem Eintritt des laufenden Riemens 4 in Eingriff mit der Nockenwellenscheibe 3 liegt, um eine gewisse Belastung auf den Riemen 4 auszuüben. Die Spannscheibe 7 ist vorgesehen, um eine Vibration des Riemens 4 auf der ungespannten Seite zu verringern, insbesondere in einem Bereich, wo er sich der Nockenwellenscheibe 3 nähert. Dementsprechend steht der Riemen 4 sicher mit der Nockenwellenscheibe 3 in Eingriff und läuft über mehr als die Hälfte des Umfanges der Nocken­ wellenscheibe 3 um diese herum. Eine automatische Spannein­ richtung 20 ist an einen Arm 9 a angrenzend vorgesehen, der einstückig oder integral mit dem Arm 9 ausgebildet ist und der Spannscheibe 7 gegenüberliegt.

Wie aus den Fig. 2a und 2b ersichtlich, hat die automatische Spanneinrichtung 20 einen vertikalen Zylinderkörper 21 mit einer axialen Kammer 21 c. Zwei Schraubenlöcher 29 sind in dem Körper 21 ausgebildet, um die Spanneinrichtung 20 an einem Motorkörper zu befestigen. Eine Schraube 22 ist in den Körper 21 eingeschraubt, um eine Öffnung am Boden des Körpers 21 über eine Dichtung 30 abzuschließen.

Eine Achse 25 ist in der Kammer 21 c des Körpers 21 axial angeordnet. Ein unterer Bereich der Achse 25 ist in einer Aussparung 21 b in dem Körper 21 drehbar montiert. Die untere Hälfte der Achse 25 hat einen großen Durchmesser und bildet auf diese Weise eine kreisförmige Schulter 25 a, die mit einem ringförmigen Anschlag 26 in Eingriff steht, der in dem Körper 21 vorgesehen ist. Um die untere Hälfte der Achse 25 ist eine Torsionsfeder 27 angeordnet, die mit einem Ende mit einem Schlitz 25 b in dem Boden der Achse in Eingriff steht und die mit ihrem anderen Ende mit einer Nut 21 a in Eingriff steht, die in der Innenwand des Körpers 21 aus­ gebildet ist, wie es Fig. 2b zeigt, um ein Drehmoment auf die Achse 25 auszuüben. Am oberen Umfang der Achse 25 ist ein äußeres quadratisches Gewinde 25 c ausgebildet.

Eine zylindrische Stange 28 hat eine Bohrung 28 d und ein Innengewinde 28 a in einem unteren Bereich in bezug auf die axiale Länge der Bohrung 28 d. Die Stange 28 ist in einem Abstandshalter 26 a angeordnet, der zwischen dem Anschlag 26 und einem Lager 23 angeordnet ist. Das Gewinde 28 a der Stange 28 steht mit dem Gewinde 25 c der Achse 25 in Eingriff. Die Stange 28 steht aus dem Körper 21 nach oben vor. Ein Kopfteil 28 b ist am oberen Ende der Stange 28 befestigt und liegt an dem Hebelarm 9 a.

Das kreisförmige Lager 23 ist mit einer länglichen Führungs­ öffnung 23 a im Zentrum ausgebildet und hat nach unten vor­ stehende Eingriffsschenkel 23 b am Umfang, wie es die Fig. 2b und 2c zeigen. Das Lager 23 steht mit der Stange 28 in der Öffnung 23 a in Eingriff und ist an einem oberen Bereich des Körpers 21 angebracht und daran mit einem Sprengring 24 befestigt. Jeder Eingriffsschenkel 23 b steht mit einer ent­ sprechenden Nut 21 a in Eingriff, die im oberen Innenumfang des Körpers 21 ausgebildet sind. Ein Oberteil der Stange 28 hat einen Querschnitt mit einer Kontur, die der Form der Öffnung 23 a des Lagers 23 entspricht, so daß sich die Stange 28 unverdrehbar axial bewegen läßt. Zu diesem Zweck können beispielsweise unrunde Querschnitte oder aber runde Querschnitte mit Abflachungen verwendet werden, wie es beispielsweise Fig. 2c zeigt. Die Torsionsfeder 27 und die Gewinde 25 c und 28 a sind so angeordnet, daß dann, wenn die Achse 25 durch die Torsionsfeder 27 gedreht wird, die Stange 28 nach oben vorsteht.

Ein Schmieröl A niedriger Viskosität ist in der Kammer 21 c des Körpers 21 bis zu einem Pegel unmittelbar unter dem Lager 23 enthalten. Ein radialer Öldurchlaß 31 ist in der Wand der Stange 28 in einem Bereich über dem Eingriffsbereich der Gewinde 25 c und 28 a ausgebildet, um die Kammer 21 c mit einem Raum in Verbindung zu bringen, der zwischen der Achse 25 und der Stange 28 ausgebildet ist. Um zu verhindern, daß Öl aus dem Körper 21 austritt, sind Bälge 32 zwischen dem Kopfteil 28 b und dem Körper 21 vorgesehen. Das untere Ende der Balgen 32 ist an eine Kappe 33 angeschweißt, die mit dem Körper 21 in Eingriff steht. Ein Vorsprung 32 a, der am Innenumfang am oberen Ende der Bälge 32 ausgebildet ist, ist in eine Aussparung 28 c des Kopfteiles 28 b eingebettet und daran mit einem Federband oder einem Federbügel 34 befestigt.

Ein T-förmiger Luftdurchlaß 35 ist im Kopfteil 28 b der Stange 28 in einem Bereich über dem Pegel des Schmieröles A ausgebildet. Ein Loch 36 ist in der Wand der Stange 28 vorgesehen, damit der Luftdurchlaß 35 mit dem Innenraum der Bälge 32 in Verbindung steht, um zu verhindern, daß im Innenraum der Stange 28 ein Unterdruck ausgebildet wird, wenn sein Innenraum zunimmt, wenn die Stange 28 ausgefahren wird.

Ein in Fig. 2a dargestellter Halter 37 hält die Stange 28 in der ganz zurückgezogenen Position vor dem Einbau der Spann­ einrichtung 20. Der Halter 37 wird bei der Montage entfernt, was dafür sorgt, daß sich die Stange 28 gegen den Hebelarm 9 a anlegt.

Im Betrieb wird die Stange 28 von der Torsionsfeder 27 so beaufschlagt, daß sie nach außen vorsteht, so daß sie gegen das Ende des Hebelarmes 9 a drückt und den Hebelarm 9 um die Achse 8 dreht bzw. kippt, so daß die Spannscheibe 7 gegen den Steuerriemen oder Zahnriemen 4 gedrückt wird. In einer Position, wo die Komponente der Drehkraft, die durch die Reaktion des Riemens 4 erzeugt wird, am Gewinde 28 a sich mit dem Drehmoment der Torsionsfeder 27 ausgleicht, wird die Spannscheibe 7 gehalten, um eine geeignete und richtige Riemenspannung zu liefern. Wenn die Kurbelwellenscheibe 1 sich dreht, treibt der Steuerriemen oder Zahnriemen 4, geführt durch die Leerlaufscheiben 5 und 6 und die Spannscheibe 7, die Nockenwellenscheibe 3 und die Ölpumpenscheibe 2 synchron mit der Kurbelwellenscheibe 1 an.

Wenn die Last auf der ungespannten Seite des Riemens 4 ab­ nimmt, beispielsweise beim Start des Motors, so steht die Stange 28 zeitweilig vor. Während des Normalbetriebes des Motors wird die Stange 28 in Abhängigkeit von der Ausdehnung des Riemens beim Aufwärmen und dem Zusammenziehen des Riemens beim Kaltstart vorgeschoben und zurückgezogen. Dementsprechend wird die Spannung des Riemens 4 automatisch auf einem vor­ gegebenen Wert gehalten, und zwar durch die Spannscheibe 7.

Wenn die Stange 28 vorsteht, so daß das Volumen des Raumes in der Stange 28 und im Innenraum der Bälge 32 zunimmt, fließt Schmieröl A in der Kammer 21 c durch den Öldurchlaß 31 in den Raum zwischen der Stange 28 und der Achse 25. Somit werden die Pegel des Schmieröls A auf der Außenseite und der Innenseite der Stange 28 auf gleicher Höhe gehalten. Zur gleichen Zeit wird Luft durch den Luftdurchlaß 35 in die Stange 28 und weiter in den Innenraum der Bälge 32 durch das Loch 36 eingeleitet.

Wenn andererseits die Stange 28 zurückgezogen wird, so daß der Raum abnimmt oder kleiner wird, so kehrt das Schmieröl A in den Raum der Kammer 21 c durch den Öldurchlaß 31 zurück, während die Luft in den Bälge 32 und der Stange 28 durch den Luftdurchlaß 35 abgelassen wird. Da der Pegel des Schmieröls A stets über den Gewinden 28 a und 25 c liegt, werden die Gewinde ständig gründlich geschmiert.

Gemäß der Erfindung wird somit eine automatische Spannein­ richtung angegeben, die bei einem Zahnriemen auch außerhalb des Motorkörpers angewendet werden kann, da das Schmieröl mit einer zuverlässigen Dichtungseinrichtung im Inneren der Spanneinrichtung eingeschlossen ist. Da weiterhin die Spann­ einrichtung in unabhängiger Weise verwendet werden kann, ist ein breiter Anwendungsbereich möglich. Die Gewinde der Stange und der Achse werden ständig durch das Öl zur ausreichenden Schmierung feucht gehalten, so daß ordnungsgemäße Betriebs­ bedingungen durchgehend gewährleistet sind. Da die Oberseite der Stange am oberen Bereich der Spanneinrichtung vorgesehen ist, kann eine zuverlässige Abdichtung der Stange gewähr­ leistet werden.

Claims (5)

1. Automatische Riemenspanneinrichtung, mit

• - einem im wesentlichen vertikal angeordneten zylindrischen Körper (21) mit einer axialen Kammer (21 c);
• - einer in der Kammer (21 c) angeordneten Schraubanordnung (25, 28) zur Umsetzung einer Dreh- in eine Längsbewegung und umgekehrt, deren verschiebbares oberes Ende (28 b) aus dem Körper (21) hervorsteht und betriebsmäßig mit einer Spannscheibe (7) zum Spannen eines Riemens (4) verbunden ist;
• - einer Torsionsfeder (27), die zwischen den Körper (21) und einem drehbaren Teil (25) der Schraubanordnung zu dessen Beaufschlagung in Drehrichtung angeordnet ist;
• - wobei die Schraubanordnung ein Schraubteil (25) umfaßt mit Außengewinde (25 c), das in ein entsprechendes Innengewinde (28 a) einer axialen Bohrung (28 d) einer zylindrischen Hülse (28) eingesetzt ist,

dadurch gekennzeichnet,
daß die Schraubanordnung (25, 28) ein selbsthemmungsfreies Gewinde aufweist,
daß das Schraubteil (25) drehbar aber axial unverschiebbar in der axialen Kammer (21 c) montiert und von der Torsionsfeder (27) in Drehrichtung beaufschlagt ist, während die zylindrische Hülse (28) drehfest aber längsverschiebbar aus dem Körper (21) hervorstehend angeordnet ist,
eine Dichtungseinrichtung (32) zwischen dem Körper (21) und der Hülse (28) vorgesehen ist, welche die axiale Kammer (21 c) nach außen abdichtet, und daß
eine Einrichtung (31) zum Umwälzen von Öl zwischen der axialen Kammer (21 c) und der Bohrung (28 d) der Hülse (28) in einem Bereich oberhalb des Innengewindes (28 a) der Hülse (28) vorgesehen ist.

2. Spanneinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umwälzeinrichtung (31) mindestens einen Durchlaß (31) aufweist, der in der Hülse (28) vorgesehen ist und eine Verbindung zwischen der Bohrung (28 d) und der axialen Kammer (21 c) herstellt.

3. Spanneinrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Luftdurchlaß (35) in der Hülse (28) vorgesehen ist, über den die Bohrung (28 d) mit der Atmosphäre in Verbindung steht.

4. Spanneinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Körper (21) und der Hülse (28) zu ihrer Drehsicherung ein Lager (23) axial und in Umfangsrichtung am Körper (21) befestigt ist.