DE3817478A1 - Spannvorrichtung fuer riemen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Spannvorrichtung für Riemen, Ketten oder der­ gleichen, insbesondere für den Nockenwellenantrieb einer Brennkraft­ maschine, mit einer Spannrolle, die auf einem beweglichen Träger gelagert ist, und mit einem Steuerelement, von welchem bei Erwärmung der Träger über ein Betätigungsorgan entgegen der Wirkung einer Druckfeder in Ent­ spannungsrichtung des Riemens bewegbar ist.

Bei Verwendung von Riemen- oder Kettentrieben an Maschinen, die Temperaturschwankungen unterworfen sind, beispielsweise an Ver­ brennungsmotoren, treten infolge von Wärmedehnungen Vergrößerungen der Achsabstände der treibenden und angetriebenen Riemenscheiben auf, so daß die Riemenspannung auf unerwünscht hohe Werte anwachsen kann. Zum Ausgleich derartiger Spannungsvergrößerungen werden Spann­ vorrichtungen eingesetzt.

Aus der DE-OS 25 35 676 ist eine Spannvorrichtung bekannt, deren temperaturabhängiges Steuerelement auf einen zweiarmigen Schwenkhebel einwirkt, der über einen als Druckfeder wirkenden elastischen Block mit dem Träger einer Spannrolle verbunden ist. Das Steuerelement ist dort als Thermoelement mit einem Meßfühler und einem Motor als Verstellein­ richtung ausgebildet, der eine axiale Verschiebung eines Stellgliedes und über dieses eine Bewegung des Schwenkhebels in Abhängigkeit von der Temperaturänderung bewirkt.

Auch aus der EP-OS 00 38 233 ist eine Spannvorrichtung bekannt, die in Abhängigkeit von der Temperatur die Lage einer Spannrolle einstellt. Dort wirkt das als Wärmedehnungszylinder ausgebildete Steuerelement gegen die Wirkung einer Schraubendruckfeder auf einen exzentrisch gelagerten kreisförmigen Träger einer Spannrolle ein, wobei mit steigender Temperatur die Spannrolle in Entspannungsrichtung verlagert wird. Das Steuerelement und die Druckfeder sind dabei räumlich voneinander getrennt angeordnet und greifen an dem Träger an verschiedenen Stellen an. Über den inneren Aufbau des Wärmedehnungszylinders sind dieser Veröffentlichung Hinweise nicht zu entnehmen.

Bei den bekannten Spannvorrichtungen werden die im Betrieb auftretenden Riemenkräfte über den Schwenkhebel oder den Träger gegen die Wirkung der Druckfeder direkt auf das Steuerelement übertragen, was zu einer unerwünschten Federung und zum Aufbau von Schwingungen des Gesamt­ systems der Spannvorrichtung führen kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Spannvorrichtung so weiterzuentwickeln, daß die auf das Steuerelement übertragenen Feder­ kräfte und Schwingungen verringert werden, um dadurch die Betriebs­ sicherheit des Steuerelementes zu erhöhen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Steuer­ element von einer hohlzylindrischen Hülse und einem darin längsbeweglich angeordneten Druckkolben gebildet ist, auf dessen außerhalb der Hülse befindlichen Teil ein Druckstück aufgesteckt und axialspielfrei gehalten ist, welches eine schräge, mit der Kolbenachse einen spitzen Winkel bildende ebene Anlagefläche aufweist, die mit einer entsprechenden Anlagefläche des Trägers der Spannrolle in Berührung steht.

Bei einer Ausführungsform ist die Hülse an einem Ende durch einen Boden verschlossen und weist am anderen Ende einen radial nach innen gerichteten Flansch auf, gegen den von innen ein Stützring anliegt, der in seiner Mitte den Druckkolben abgedichtet aufnimmt, wobei in dem Ring­ hohlraum zwischen der Bohrung der Hülse und dem Druckkolben die Druckfeder angeordnet ist, die sich einerseits an dem Stützring und andererseits an dem Druckkolben abstützt, und wobei der gesamte lnnen­ raum der Hülse mit einer gasfreien Ausdehnungsflüssigkeit befüllt ist.

Durch diese Anordnung wird die von der Spannrolle auf den Träger über­ tragene Riemenkraft an dem keilförmigen Druckstück mit der schrägen Anlagefläche in eine vertikale, in Richtung der Achse des Druckkolbens wirkende Komponente und eine dazu rechtwinklige horizontale Komponente aufgeteilt. Die Horizontalkraft wird von dem das Steuerelement haltenden Bauteil aufgenommen, während nur die Vertikalkraft auf die Druckfeder des Steuerelements einwirkt. Diese Feder kann daher mit geringer Kraft ausgelegt werden. lnfolgedessen treten in dem Ringhohlraum zwischen der Bohrung der Hülse und dem Druckkolben geringere Drücke in der Ausdeh­ nungsflüssigkeit auf, was eine problemlosere Abdichtung ermöglicht. Das Steuerelement kann dadurch kleinbauend ausgeführt werden. Die gesamte Spannvorrichtung wird dadurch erheblich steifer.

Bei einer thermischen Ausdehnung der Druckflüssigkeit des Steuerelements wird der Druckkolben entgegen der Wirkung der Druckfeder geringfügig aus der Hülse herausgeschoben, so daß sich auch die Stellung des Druckstücks mit der schrägen Anlagefläche ändert. Infolge der Riemenspannung folgt nun der Träger mit seiner schrägen Anlagefläche dem Druckstück, so daß die schrägen Anlageflächen von Träger und Druck­ stück in Berührung bleiben. Bei einer Abkühlung und der damit ver­ bundenen Volumenverringerung der Druckflüssigkeit in der Hülse bewirkt die Druckfeder die Rückstellung des Kolbens mit dem Druckstück und des Trägers mit der Spannrolle.

Der Träger der Spannrolle kann ein geradlinig verschiebbares Bauteil sein, dessen Bewegungsrichtung in einer zur Druckkolbenachse etwa recht­ winkligen Ebene liegt. In diesem Fall kann das Druckstück an dem Druck­ kolben starr befestigt sein.

Es ist aber auch möglich, den Träger der Spannrolle als Schwenkhebel auszubilden, der mit zur Achse des Druckkolbens paralleler Schwenkachse gegenüber dem Druckstück verschwenkbar gelagert ist, wobei das an dem Druckkolben axialspielfrei gehaltene Druckstück um die Kolbenachse drehbar ist. Dann verdreht sich das Druckstück an dem Druckkolben geringfügig bei dessen thermisch bedingter Verschiebung, so daß die schrägen Anlageflächen von Druckstück und Schwenkhebel ständig in Berührung bleiben können.

Durch Abstimmungsmaßnahmen am keilförmigen Druckstück und durch die Reibung zwischen den sich berührenden schrägen Anlageflächen kann eine Selbsthemmung erreicht werden, so daß die auftretenden Riemenkräfte nicht mehr in der Lage sind, eine Vertikalkraftkomponente auf die Druckfeder in dem Steuerelement auszuüben.

Der Schwenkhebel mit seiner Achse und die Hülse können an einer gemeinsamen Grundplatte angeordnet sein, dadurch läßt sich die gesamte Spannvorrichtung in einfacher Weise an der Brennkraftmaschine montieren.

Um den Materialverschleiß gering zu halten, kann das Druckstück aus einem polymeren Werkstoff bestehen, während der an dem Druckstück an­ liegende Schwenkhebel aus einem metallischen Werkstoff bestehen kann.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Spannvorrichtung in einer Draufsicht;

Fig. 2 einen Schnitt durch die Spannvorrichtung gemäß Linie II-II der Fig. 1;

Fig. 3 einen Längsschnitt durch das Steuerelement der Spann­ vorrichtung in einem vergrößerten Maßstab;

Fig. 4 eine Unteransicht des Druckstücks;

Fig. 5 einen Längsschnitt durch das Druckstück gemäß Linie V-V der Fig. 4.

Eine erfindungsgemäße Spannvorrichtung für den Riemen 1 des Nocken­ wellenantriebs einer Brennkraftmaschine weist eine an der Maschine fest­ legbare Grundplatte 2 auf, an der um eine feste Schwenkachse 3 ein Schwenkhebel 4 gelagert ist. Mit zur Schwenkachse 3 paralleler Achse ist an dem Schwenkhebel 4 eine Spannrolle 5 für den Riemen 1 gelagert.

Der Schwenkhebel 4 steht mit einer schrägen Anlagefläche 6 mit einem Druckstück 7 in Berührung, das Teil eines Steuerelements 8 für die Verschwenkung der Spannrolle 5 ist. Das Druckstück 7 ist mit seiner Bohrung auf einen Druckkolben 9 des Steuerelements aufgesteckt und axialspielfrei gehalten. Es kann sich um den kreiszylindrischen Druckkolben 9 drehen. Die Längsachse des Druckkolbens 9 verläuft parallel zu der Schwenkachse 3. Das Druckstück 7 weist eine ebene Anlagefläche 10 auf, die für die flächenhafte Berührung mit der Anlagefläche 6 des Schwenkhebels 4 vorgesehen ist. Beide Anlageflächen 6 und 10 bilden mit der Achse des Druckkolbens 9 einen spitzen Winkel.

Das Steuerelement 8 ist als Hydraulikzylinder mit einer Hülse 11 ausgebildet, die in einer Bohrung der Grundplatte 2 festgelegt ist. An einem Ende ist die Hülse 11 mit einem Boden 12 verschlossen, während am anderen Ende der Druckkolben 9 in die Hülse hineinragt. Dieser ist in einem Stützring 13 längsverschieblich und abgedichtet gehalten, dessen in der Hülse 11 befindlicher Flansch von einer Druckfeder 14 gegen einen radial nach innen gerichteten Flansch gedrückt wird, der von einem umgebördelten Rand 15 der Hülse 11 gebildet wird. Die Druckfeder 14 ist als Tellerfeder ausgebildet und umgibt den Druckkolben 9 innerhalb der Hülse 11. Sie stützt sich mit ihrem von dem Stützring 13 abgewandten Ende an einem Haltering 16 ab, der an dem Druckkolben 9 abgestützt ist. Das freie Volumen des Aufnahmeraums 17 der Hülse 11 ist von einer gas­ freien Druckflüssigkeit, z. B. einem Hydrauliköl, ausgefüllt.

Beim Einsatz an einer Brennkraftmaschine dehnt sich mit der Erwärmung die Druckflüssigkeit in der Hülse 11 aus und verschiebt den Druckkolben 9 gegen die Wirkung der Druckfeder 14 geringfügig aus der Hülse 11 heraus. Dabei wird das Druckstück 7, das an dem Druckkolben 9 axialspielfrei gehalten ist, mit dem Druckkolben 9 in dessen Achsrichtung verschoben. Die Anlagefläche 6 des Schwenkhebels 4 folgt aufgrund der Spannung des Riemens 1 der Anlagefläche 10 des Druckstücks 7. Bei diesem Vorgang erfolgt die Verschwenkung des Schwenkhebels 4, der die Spannrolle 5 trägt, um die Schwenkachse 3, so daß das Druckstück 7 sich um die Achse des Druckkolbens 9 drehen muß, damit die Anlagefläche 6 des Schwenkhebels 4 und die Anlagefläche 10 des Druckstücks 7 in Berührung bleiben können. Die mit der Temperatur ansteigende Spannung des Riemens 1 wird von der Spannvorrichtung also durch Verschieben des Druckstücks und Freibgeben des Spannrollenhebels wieder ausgeglichen.

Wenn eine Abkühlung erfolgt, verringert sich das Volumen der in der Hülse 11 befindlichen Druckflüssigkeit, so daß nun die Druckfeder 14 den Druck­ kolben 9 in die Hülse 11 zurückbewegt. Über die Anlageflächen 6 und 10 wird dabei der Schwenkhebel 4 in Spannrichtung des Riemens 1 zurück verschwenkt.

Die von dem Riemen 1 hervorgerufene Druckkraft wird an den schrägen Anlageflächen 6 und 10 in eine zur Achse des Druckkolbens 9 parallele vertikale Kraftkomponente und in eine dazu rechtwinklige horizontale Kraftkomponente aufgeteilt. Da die horizontale Kraftkomponente in die Grundplatte 2 weitergeleitet wird, verbleibt nur die vertikale Kraft­ komponente für die Belastung des Steuerelements 8. Durch eine geeignete Wahl des Anstellwinkels der Anlageflächen 6 und 10 kann hier eine Selbsthemmung erreicht werden, so daß die auftretenden Riemenkräfte nicht mehr in der Lage sind, eine vertikale Kraftkomponente auf die Druckfeder 14 des Steuerelements 8 auszuüben. Wegen der in dieser Weise reduzierbaren Federkräfte werden die Drücke im Steuerelement geringer. Mit der Erfindung wird daher der Vorteil erzielt, den Bauraum des Steuer­ elements kleinhalten zu können.

Die Spannvorrichtung kann über die Grundplatte 2 mit Hilfe von Montage­ bohrungen 18 und 19 in einfacher Weise unmittelbar am Motorblock einer Brennkraftmaschine befestigt werden.

Der Schwenkhebel 4, auf den in jeder Stellung über die Anlagefläche 6 das Druckstück 7 mit einer horizontalen und einer vertikalen Kraftkomponente einwirkt, stützt sich an der Grundplatte 2, an der er schwenkbar gelagert ist, über eine Paßscheibe 20 ab. Diese ist vorgesehen, um zwischen dem Schwenkhebel und und der Grundplatte 2 die Gleitreibung und Verschleiß­ erscheinungen zu verringern.

Claims (7)

1. Spannvorrichtung für Riemen, Ketten oder dergleichen, insbesondere für den Nockenwellenantrieb einer Brennkraftmaschine, mit einer Spannrolle, die auf einem beweglichen Träger gelagert ist, und mit einem Steuerelement, von welchem bei Erwärmung der Träger über ein Betäti­ gungsorgan entgegen der Wirkung einer Druckfeder in Entspannungsrich­ tung des Riemens bewegbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuer­ element (8) von einer hohlzylindrischen Hülse (11) und einem darin längs­ beweglich angeordneten Druckkolben (9) gebildet ist, auf dessen außerhalb der Hülse (11) befindlichen Teil ein Druckstück (7) aufgesteckt und axialspielfrei gehalten ist, welches eine schräge, mit der Kolbenachse einen spitzen Winkel bildende Anlagefläche (10) aufweist, die mit einer entsprechenden Anlagefläche (6) des Trägers der Spannrolle (5) in Berührung steht.

2. Spannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (11) an einem Ende durch einen Boden (12) verschlossen ist und am anderen Ende einen radial nach innen gerichteten Flansch aufweist, gegen den von innen ein Stützring (13) anliegt, der in seiner Mitte den Druckkolben (9) abgedichtet aufnimmt, wobei in dem Ringhohlraum zwischen der Bohrung der Hülse (11) und dem Druckkolben (9) die Druck­ feder (14) angeordnet ist, die sich einerseits an dem Stützring (13) und andererseits an dem Druckkolben (9) abstützt, und wobei der gesamte Innenraum der Hülse (11) mit einer gasfreien Ausdehnungsflüssigkeit befüllt ist.

3. Spannvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger der Spannrolle (5) ein geradlinig verschiebbares Bauteil ist, dessen Bewegungsrichtung in einer zur Druckkolbenachse etwa recht­ winkligen Ebene liegt.

4. Spannvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger der Spannrolle (5) ein Schwenkhebel (4) ist, der mit zu der Achse des Druckkolbens (9) paralleler Schwenkachse (3) gegenüber dem Druckstück (7) verschwenkbar gelagert ist, wobei das an dem Druckkolben (9) axialspielfrei gehaltene Druckstück (7) um die Kolbenachse drehbar ist.

5. Spannvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwenkhebel (4) und die Hülse (11) an einer gemeinsamen Grundplatte (2) angeordnet sind.

6. Spannvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckstück (7) mit seiner von der Anlagefläche (10) abgewandten Oberfläche an der Grundplatte (2) abgestützt ist.

7. Spannvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckstück (7) aus einem polymeren Werkstoff besteht.