DE3832954C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Spannvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Eine Spannvorrichtung zur Verhinderung des Entspannens eines Treibriemens, einer Kette oder dergleichen ist beispielsweise in der US-PS 45 39 001 beschrieben. Bei der herkömmlichen, in Fig. 4 dargestellten Spannvorrichtung 50 ist innerhalb eines Gehäuses 51 eine Kammer 54 großen Durchmessers vorgesehen, während ein Kolben 52 verschiebbar in dem Gehäuse 51 ange­ ordnet ist. Der Kolben 52 wird mittels einer Feder 57 kon­ tinuierlich in Richtung der Kammer 54 großen Durchmessers gedrückt. In dem Kolben 52 ist eine Bohrung 58 ausgebildet, in welcher ein Stab 59 verschiebbar gehalten ist. Zwischen dem Kolben 52 und dem Stab 59 ist eine Kammer 61 kleinen Durchmessers gebildet. Die Kammer 61 mit dem kleinen Durch­ messer steht in Flüssigkeitsverbindung mit der Kammer 54 großen Durchmessers über einen Durchlaß 60, der in der Endabschluß­ wandung der Bohrung 58 ausgebildet ist. Die beiden Kammern 54 und 61 sowie der Durchlaß 60 sind mit einer Betriebs­ flüssigkeit ausgefüllt. Der Stab 59 erstreckt sich von dem Gehäuse 51 nach außen und steht in Eingriff mit einem (nicht dargestellten) Treibriemen, der unter Spannung gehalten werden soll. Um die Abdichtung zwischen dem Kolben 52 und dem Gehäuse 51 sowie die Abdichtung zwischen dem Kolben 52 und dem Stab 59 sicherzustellen, ist eine Dichtung 53 am Kolben 52 und eine Dichtung 62 an dem Stab 51 vorgesehen.

Wenn bei diesem Aufbau die Spannung des Treibriemens aufgrund thermischer Expansion als Folge eines Anstiegs der Umgebungs­ temperatur des Treibriemens sich erhöht, wird die Belastung, entsprechend des Anstiegs der Riemenspannung, auf den Stab 59 übertragen. Aufgrund dieser sich ergebenden Belastung wird der Stab 59 so weit nach unten geführt, daß der Anstieg der Riemen­ spannung absorbiert wird. Während der Abwärtsbewegung des Stabes 59 wird die Flüssigkeit in der Kammer 61 kleinen Durch­ messers der Kammer 54 großen Durchmessers über den Durchlaß 60 zugeführt, wodurch sich der Kolben 52 nach oben gegen die Belastung der Feder 57 verschiebt. Wenn andererseits die Spannung abnimmt, wird der Stab 59 nach oben geführt, aufgrund des Einströmens der Flüssigkeit in die Kammer 61 kleinen Durch­ messers von der Kammer 54 großen Durchmessers als Folge der Ausdehnung der Feder 57.

Da jedoch in beiden Kammern 61 und 54 bei der Abwärtsbewegung ein hoher Druck erzeugt wird, führt die wiederholte Einwirkung des hohen Druckes auf die Dichtungen 53 und 62 zu deren Be­ schädigung oder Deformation, mit dem Ergebnis, daß die Flüssig­ keitsabdichtung zwischen dem Gehäuse 51 und dem Kolben 52 sowie die Flüssigkeitsabdichtung zwischen dem Kolben 52 und dem Stab 59 nicht mehr sichergestellt ist. Außerdem kann auf­ grund der Deformation der Dichtungen Luft in die Flüssigkeit eindringen, wodurch ein unerwarteter Betrieb oder Fehl­ funktionen der Spannvorrichtung auftreten können.

Hier tritt generell das Problem einer dauerhaften Abdichtung gegen den hohen Druck auf.

Aus zwei weiteren Druckschriften, der DE 34 05 907 bzw. der DE 35 25 673 sind Spannvorrichtungen bekannt, die ihre Dämpfungs­ wirkung mittels Scherkräften erzielen. Dort sind jedoch die Fe­ derelemente außen an der Spannvorrichtung angebracht, so daß zum Beispiel durch Steinschlag eine Beschädigung möglich ist und die unmittelbar angrenzende Flüssigkeit austreten kann. Ein weiterer Nachteil dieser Vorrichtungen ist darin zu sehen, daß die die Scherkräfte erzeugenden Bauteile keine Flüssigkeits­ durchtrittsöffnungen besitzen, so daß die Scherflüssigkeit in den Scherräumen keinen Austausch erfährt und örtlich überbean­ sprucht werden kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Spannvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 zu schaffen, die eine möglichst lange Lebensdauer hat und ihre Dämpfungswirkung über die gesamte Lebensdauer, zu jeder Zeit zuverlässig entfal­ tet.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Pa­ tentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Erfindungsgemäß sind zwischen den Ringräumen Flüssigkeitsdurch­ trittsöffnungen vorgesehen, die das Vorhandensein und den Aus­ tausch der Flüssigkeit in den Ringräumen sicherstellen. Die Spannvorrichtung soll dabei drucklos arbeiten; die Dämpfungs­ wirkung wird über eine Scherflüssigkeit erzielt. Zusätzlich wird durch die Flüssigkeitsdurchtrittsöffnungen die Scherlänge reduziert, d. h. der maximale Weg, über den die Flüssigkeit ge­ schert werden kann. Eine Beschädigung des Federelements ist nicht möglich, da sich das Federelement innerhalb der Spannvor­ richtung befindet.

Weitere Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung verschiedener Ausführungsbeispiele der Spannvorrichtung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen. Dabei zeigt im einzelnen

Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch eine Spannvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 2 eine schematische Darstellung der Zuordnung der in Fig. 1 dargestellten Spannvorrichtung zu einem Treibriemen,

Fig. 3 einen Vertikalschnitt durch eine zweite Ausführungs­ form der erfindungsgemäßen Spannvorrichtung und

Fig. 4 einen Vertikalschnitt durch eine herkömmliche Spannvorrichtung.

Die in den Fig. 1 und 2 dargestellte Spannvorrichtung 10 umfaßt ein Gehäuse 11, in welchem eine Axialbohrung 12 ausge­ bildet ist. Am oberen Ende und am unteren Ende der Axialbohrung 12 ist eine Eingangsöffnung 13 bzw. eine Endabschlußwandung 15 ausgebildet. In die Eingangsöffnung 13 der Axialbohrung 12 ist eine Manschette 16 flüssigkeitsdicht eingepaßt, so daß eine Arbeitskammer 17 zwischen der Manschette 16 und der Endabschlußwandung 15 in der Axialbohrung 12 ausgebildet wird. Die Manschette 16 ist mit einer zentralen Öffnung 18 versehen, die koaxial zur Bohrung 12 angeordnet ist. Ein Stab 19 durchgreift verschiebbar die Manschette 16. Zwischen der Manschette 16 und dem Stab 19 ist ein Dichtungsring 119 sowie eine Hülse 20 vorgesehen, um eine Flüssigkeitsdichtheit zwischen den Teilen sicherzu­ stellen. Das obere Ende 19a des Stabes 19 ist an eine Lasche 22 angeschlossen, die schwenkbar an dem Motor 23 gehalten ist. Die Spannvorrichtung 10 selbst ist ebenfalls über eine Lasche 21 fest an dem Motor 23 gehalten. An der Lasche 22 ist drehbar eine Rolle 123 befestigt, die mit einem Treib­ riemen 24 in Eingriff steht, der ein Paar von Nockenwellen 25 und 25 sowie eine Welle 26 des Motors 23 umläuft. Ein unterer Endteil 19b des Stabes 19 erstreckt sich in die Arbeitskammer 17 durch die Manschette 16 hindurch und ist genau in eine Mittelöffnung 27a eines Kolbens 27 eingepaßt. Eine Mehrzahl von Axialdurchlässen 27d sind in dem Kolben 27 ausgebildet und umgeben die Mittelöffnung 27a. Eine Feder 28 befindet sich zwischen dem unteren Ende 27b des Kolbens 27 und einem Lagerelement 128 an der End­ abschlußwandung 15, so daß der Kolben 27 aufwärts gedrückt wird. Um eine Bewegung der Man­ schette 16 aufgrund der aufgebrachten Kraft zu verhindern, ist ein Sprengring 14 vorgesehen, der in eine umlaufende Nut 41 in der Bohrung 12 eingreift.

Am unteren Ende 27a des Kolbens 27 ist ein nach unten ge­ richteter Vorsprung 27c vorgesehen, der in eine obere Öffnung eines ersten Rohres 30 eingreift, das sich in Richtung auf die Endabschlußwandung 15 erstreckt. Von einem Zentrierelement 31 ausgehend, das einstückig mit dem Lager­ element 128 ausgebildet ist, erstreckt sich ein stationäres Element 33 in das Innere des ersten Rohres 30 hinein und definiert damit einen ersten Ringfreiraum 34 hier­ zwischen. Ein zweites Rohr 35, das mit seinem unteren Ende das Zentrierelement 31 aufnimmt, erstreckt sich auf­ wärts und umgreift das erste Rohr 30. Zwischen dem ersten Rohr 30 und dem zweiten Rohr 35 ist ein zweiter Ring­ freiraum 36 gebildet. In einem Bereich in der Nähe der oberen Endöffnung 30a des ersten Rohres 30 ist ein Paar Bohrungen 37 (nur eine ist dar­ gestellt) in radialer Richtung ausgebildet. Darüber hinaus befindet sich in einem Teil des ersten Rohres 30 in der Nähe seiner oberen Endöffnung 30a ein weiteres Paar von Radialbohrungen 38, die den Bohrungen 37 ähnlich sind. In dem zweiten Rohr 35 sind in der Nähe der unteren Endöffnung 30b des ersten Rohres 30 ein Paar von Bohrungen 39 ausge­ bildet, während in der Nähe des Basiselementes 31 ein Paar von Bohrungen 40 (nur eine ist dargestellt) ausge­ bildet ist, die oberhalb dem Paar von Bohrungen 39 liegen. In die Arbeitskammer 17 ist eine ausreichende Menge an Arbeitsflüssigkeit eingebracht, um beide Ringfreiräume 34 und 36 zu füllen. Aufgrund der Anwesen­ heit der Flüssigkeit in jedem der Ringfreiräume 34 und 36 wird eine Scherbelastung oder eine Scherkraft bei einer Ab­ wärtsbewegung des ersten Rohres 30 erzeugt. Um sicherzu­ stellen, daß sich stets in den Ringfreiräumen 34 und 36 eine Flüssigkeit befindet, wird das Flüssigkeitsniveau 43 auf eine Höhe oberhalb des oberen Endes des Stabes 33 und des zweiten Rohres 35 eingestellt.

Wenn beim Betrieb des Motors 23 die Temperatur von Normal­ temperatur auf eine erhöhte Temperatur ansteigt, vergrößert die thermische Expansion den Abstand zwischen den Nockenwellen 25 und der Kurbelwelle 26 mit dem Ergebnis, daß die Spannung in dem Treibriemen 24 ansteigt. Hierauf erhöht sich die Be­ lastung auf den Kolben 27 durch den Stab 19, wodurch der Kolben 27 abwärts gegen den Druck der Feder 28 gepreßt wird. Somit wird der Anstieg der Treibriemenspannung ausgeglichen. Dies wird fortgesetzt, bis ein Gleichgewichtszustand erreicht ist.

Wenn andererseits die Temperatur des Motors 23 sinkt, oder von einer erhöhten Temperatur auf Normaltemperatur abfällt, nimmt die Spannung in dem Treibriemen 24 ab. Dann wird der Kolben 27 durch die Expansion der Feder 28 aufwärts gedrückt, wodurch die abnehmende Treibriemenspannung ausgeglichen wird.

Während der kontinuierlichen Bewegung des Treibriemens 24 um die Nockenwellen 25 und 25 sowie die Kurbelwelle 26 vollzieht der Stab 19 sehr kleine Vibrationen oder hin- und hergehende Vertikalbewegungen aus, deren Zyklus proportional zur Ge­ schwindigkeit des sich bewegenden Treibriemens 24 ist. Auf­ grund der Bewegung des ersten Rohres 34 mit hoher Geschwindig­ keit, relativ zu dem Stab 33 und dem zweiten Rohr 35, wird eine hohe Scherbelastung oder Scherkraft in den Ringfreiräumen 34 und 36 erzeugt. Diese Scherbelastung oder Scherkraft wirkt dann als ein hoher Widerstand zur Verhinderung einer Bewegung des ersten Rohres 30, so daß damit die sehr kleinen Vibra­ tionen des Stabes 19 absorbiert werden. Außerdem wird in die Ringfreiräume 34 und 36 Flüssigkeit durch die Bohrungen 37, 38, 39 und 40 eingeführt, um einen zeitweiligen Mangel an Flüssigkeit in den Ringfreiräumen 34 und 36 zu verhindern.

Es ist herauszustellen, daß entweder der Stab 33 oder das zweite Rohr 35 auch weggelassen werden können. Weiterhin kann, wie die Fig. 3 zeigt, der zweite Ringfreiraum 36 zwischen einer Innenfläche der Arbeitskammer 17 und dem zweiten Rohr 35 aus­ gebildet werden, das mit dem Kolben 27 in Verbindung steht. Bei dieser Ausführungsform kann das erste Rohr 30 und der Stab 33 weggelassen werden.

Zur Verhinderung sehr kleiner Vibrationen des Stabes (19) in einer Spannvorrichtung (10) während der Hochgeschwindig­ keitsbewegung eines Treibriemens (24), der mittels der Spannvorrichtung (10) anzuspannen ist, wird eine Scherbe­ lastung oder Scherkraft eingesetzt. Ein Rohr (30), das mit einem Kolben (27) in Verbindung steht, der sich zusammen mit dem Stab (19) bewegt, umgreift ein stationäres Element (33) und bildet damit einen Ringfreiraum (34) zwischen diesen Elementen in einer Arbeitskammer (17) der Spannvorrichtung (10). Durch Einfüllen einer Betriebsflüssigkeit in den Ring­ freiraum (34) wird bei einer Hochgeschwindigkeitsbewegung des Kolbens (27) eine Scherkraft erzeugt, die der Bewegung des Kolbens (27), der mit dem Stab (19) verbunden ist, ent­ gegensteht.

Claims (1)

1. Spannvorrichtung für einen Treibriemen (24) oder derglei­ chen, mit einem Zylindergehäuse (11), das eine flüssigkeitsge­ füllte Arbeitskammer (17) umgibt, in der ein Kolben (27) ver­ schiebbar ist, der von einer sich im Gehäuse befindenden Feder (28) beaufschlagt wird, und mit dem einen Ende eines Stabs (19) in Wirkverbindung steht, dessen anderes Ende mit dem zu span­ nenden Teil (24) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitskammer (17) nur teilweise mit Flüssigkeit gefüllt ist und sich über der Flüssigkeit ein Gas befindet, das mittels Gasdurchlässen (27d) durch den Kolben (27) treten kann, der auf der dem Stab (19) abgewandten Seite mit mindestens einem Rohr (30, 35) verbunden ist, das in die Flüssigkeit taucht und mit zumindest einem stationären Element (33, 11) eine entsprechende Zahl von mit Flüssigkeit gefüllten Ringräumen (34, 36) begrenzt, die durch Flüssigkeitsdurchtrittsöffnungen (37-40) der Rohre verbunden sind, so daß bei einer Relativbewegung der die Ring­ räume (34, 36) bildenden Teile (33, 11; 30, 35) das Vorhandensein und der Austausch der Flüssigkeit in den Ringräumen (34, 36) sichergestellt ist.