DE3872953T2

DE3872953T2 - Riemenspannvorrichtung mit bremsbanddaempfung mit federsteuerung.

Info

Publication number: DE3872953T2
Application number: DE8888302570T
Authority: DE
Inventors: Klaus K Bytzek; Jacek S Komorowski
Original assignee: Ontario Inc; Litens Automotive Inc; Tesma International Inc
Current assignee: Ontario Inc; Litens Automotive Inc; Tesma International Inc
Priority date: 1987-03-24
Filing date: 1988-03-23
Publication date: 1993-01-21
Anticipated expiration: 2008-03-24
Also published as: BR8801296A; JPH01303354A; CA1287505C; ES2034199T3; US4725260A; DE3872953D1; KR960001230B1; EP0294919A1; JPH1166U; EP0294919B1; KR880011505A; USRE34616E; MX171462B

Description

Riemenspannvorrichtung mit Bremsbanddämpfung und Federsteuerung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Riemenantriebssysteme, insbesondere auf Verbesserungen an Riemenspannvorrichtungen, die in Riemenantriebssystemen verwendet werden. In den letzten Jahren wurden Riemenspannvorrichtungen in Automobilen in Verbindung mit Einfach-Windungs-Riemensystemen verwendet. Die Riemenspannvorrichtungen mit Windungs-Riemensystemen hatten als wesentlichen Bestandteil Dämpfungsmittel, um zu verhindern, daß die Schwingungsbewegungen, denen der Riemen unterworfen ist, eine Resonanzfrequenz in Bezug auf die Feder der Riemenspannvorrichtung erreicht. Ein Beispielmechanismus zur Realisierung der Dämpfungsfunktion ist im US-Patent 4,473,362 offenbart, von dem die Merkmale abgeleitet sind, wie sie im Oberbegriff des Anspruches 1 definiert sind.
Im offenbarten Mechanismus wird die Dämpfung entweder durch eine Kombination von elastomerer Werkstoffverdrängung und einer Reibungs-Gleitbewegung oder allein durch eine Reibungs- oder Gleitbewegung erzielt. Es ist üblich, einen Dämpfungsmechanismus auf der Basis einer Reibungs- oder Gleitbewegung vorzusehen, um die Dämpfungskraft in beiden Richtungen auf nicht mehr als 35 oder 40% der momentanen Federkraft festzusetzen, die zwischen der drehbar gelagerten und der festen Konstruktion wirkt. Diese Begrenzung wird als wünschenswert angesehen, um ein Hängenbleiben der Riemenscheibe zu verhindern, bevor sie ihre vollständig ausgefahrene Position erreicht, d.h. man war der Meinung, daß die Riemenscheibe sich einfach nicht nach außen bewegen würde, um den Riemen entsprechend der Riemendehnung auf die erforderliche Spannung zu bringen. Im US-Patent 4,473,362, auf das vorher Bezug genommen wurde, ist die Dämpfung der Federkraft proportional, so daß die Extreme einer zu großen Dämpfung, die ein Hängenbleiben der Riemenscheibe zur Folge hat und einer zu geringen Dämpfung, die eine Resonanz bewirkt, vermieden werden. Die Dämpfung ist jedoch niemals ausreichend, um eine Bewegung der drehbar gelagerten Konstruktion zu verhindern. Es ist gut bekannt, daß es viele Windungs-Riemensysteme gibt, bei denen der Motor oder andere Einrichtungen, die im System vorhanden sind, sich in hochdynamischen Zuständen befinden. Solche Systeme sind als hochdynamische Systeme bekannt und es ist wünschenswert, in solchen Systemen einen höheren Dämpfungsgrad vorzusehen, als der, den die vorhandenen Erfahrungen verlangen würden. Ein anderer spezieller Fall, bei dem eine hochdynamische Belastung insbesondere auf Riemenspannvorrichtungen wirkt, ist der, bei dem die Spannvorrichtung verwendet wird, um einen Steuerriemen gespannt zu halten. Tatsächlich haben die besonders strengen Forderungen an eine Riemenspannvorrichtung, die mit einem Steuerriemen verwendet wird, zur Entwicklung von speziellen Dämpfungseinrichtungen, insbesondere für Spannvorrichtungen dieses Typs geführt. Ein Beispiel einer solchen Spannvorrichtung wird im USPatent 4,583,962 offenbart. Das Dämpfungssystem für den Steuerriemen schließt einen Freilauf-Kupplungsmechanismus und einen zusätzlichen Dämpfungsmechanismus vom Reibungstyp ein. Die Freilaufkupplung gestattet normal gedämpfte Bewegungen in der Riemenspannrichtung der Drehbewegung, jedoch nur eine begrenzte Bewegung in der entgegengesetzten Richtung. Es besteht auch Bedarf für eine Riemenspannvorrichtung mit einem einfachen Dämpfungsmechanismus, der für hochdynamische Systeme geeignet ist, die Windungs-Riemensysteme des vorher beschriebenen Typs und Steuerriemensysteme enthalten.
Ein Merkmal der vorliegenden Erfindung ist die Befriedigung dieses Bedarfes. Die Erfindung beruht auf dem Prinzip, daß es möglich ist, einen Dämpfungsmechanismus in einer Riemenspannvorrichtung vorzusehen, der eine Reibungs-Gleitbewegungs-Dämpfung mit einem hohen Dämpfungsdrehmomentwiderstand in der Entspannungsrichtung hervorruft, die wesentlich größer ist, als die Erfahrungen es verlangen würden, d.h. 70% der momentanen Federkraft oder größer. In Übereinstimmung mit den Prinzipien der vorliegenden Erfindung, wie sie in Anspruch 1 definiert sind, wird eine solche Dämpfung durch den Reibungswiderstand gegenüber der Bewegung bewirkt, der durch die Greifwirkung zwischen zwei gegenseitig verschiebbaren Oberflächen entsteht, vorzugsweise durch eine längliche Konstruktion, die sich mit einer gekrümmten Oberfläche im Eingriff befindet. Solche Bestandteile können hinsichtlich der drehbar gelagerten Konstruktionen der Riemenspannvorrichtung und in Bezug zueinander angeordnet werden, um eine Greifwirkung zu gewährleisten, die einen hohen Widerstand gegenüber der Reibungsbwegung in eine Richtung, die der Entpsannungsrichtung des Riemens entspricht, aufweist und einen relativ geringen Widerstand gegenüber der Reibungsbewegung in der entgegengesetzten Richtung, die der Straffungs- oder Spannungsrichtung des Riemens entspricht. Eine solche Anordnung sichert auch einen schnellen Abfall des Widerstandes, wenn die Baugruppe der länglichen Konstruktion in eine Richtung bewegt wird, die ein Trennen bewirkt. Die Anwender haben ermittelt, daß dort, wo diese Charakteristik vorhanden ist und die Baugruppe eine Feder enthält, nicht nur der hohe Widerstand, sondern auch der relativ geringe Widerstand in der entgegengesetzten Richtung in Reaktion auf hochdynamische Schwingungszustände, denen das System unterworfen ist, abgebaut werden kann.
Vorzugsweise wird die Torsions-Spiralfeder, die die Federkraft für die elastische Vorspannung der drehbar gelagerten Konstruktion erzeugt, auch als Feder in der Baugruppe verwendet. Die längliche Konstruktion besitzt vorzugsweise die Form eines Stahlbandes oder Stahlstreifens, von dem ein Ende einfach mit dem einen Ende der Spiralfeder verbunden ist und dessen entgegengesetztes Ende so befestigt ist, daß es sich rund um eine äußere zylindrische Oberfläche eines Ringes erstreckt und diese Oberfläche berührt. Durch Verwendung der Feder in dieser Weise, werden die proportionalen Dämpfungskennwerte erhalten, auf die im US-Patent 4,473,362 Bezug genommen wird. Alternativ kann dort, wo verschiedene Schwingungscharakteristiken untergebracht werden müssen, eine gesonderte Spezialfeder verwendet werden, die auf solche Schwingungscharakteristiken abgestimmt ist.
Ein anderes Merkmal der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer Riemenspannvorrichtung des beschriebenen Typs mit einem verbesserten Dämpfungsmechanismus, der in der Konstruktion einfach, im Betrieb wirksam und in der Herstellung wirtschaftlich ist.
Diese und andere Gegenstände der vorliegenden Erfindung werden im Verlaufe der folgenden ausführlichern Beschreibung und aus den beigefügten Patentansprüchen offensichtlicher.
Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Die dazugehörigen Zeichungen zeigen in
Fig. 1 eine schematische Ansicht eines Steuerriemensystems, das eine Riemenspannvorrichtung verwendet, die nach den Prinzipien der vorliegenden Erfindung konstruiert ist,
Fig. 2 einen vergrößerten Querschnitt entlang der Linie 2-2 von Fig. 1,
Fig. 3 eine Schnittansicht entlang der Linie 3-3 von Fig. 2,
Fig. 4 eine Schnittansicht entlang der Linie 4-4 von Fig. 2,
Fig. 5 eine Ansicht ähnlich der Fig. 3, die eine andere Ausführung der vorliegenden Erfindung zeigt und
Fig. 6 eine schematische Ansicht eines Windungs-Riemensystems, das eine Riemenspannvorrichtung nach den Prinzipien der vorliegenden Erfindung verwendet.
Sich spezieller auf die Zeichnungen beziehend, ist in Fig. 1 der Steuerriemen und das Riemenscheibensystem eines Kraftfahrzeugmotors gezeigt, generell mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnet, die einen konventionellen flexiblen Steuerriemen 12 enthalten, der die übliche Verzahnung 14 an seiner inneren Peripherie besitzt. Der Steuerriemen 12 läuft um eine Antriebssteuerriemenscheibe 16 mit äußerer Verzahnung 18, die mit der Abtriebswelle 20 des Kaftfahrzeugmotors verbunden ist und um eine angetriebene Steuerriemenscheibe 22 mit äußerer Verzahnung 24, die mit der Nockenwelle 26 des Kraftfahrzeugmotors verbunden ist. In Wirkungsbeziehung zum Steuerriemen ist eine Riemenspannvorrichtung vorgesehen, die generell unter 28 gezeigt wird und die die Prinzipien der vorliegenden Erfindung verkörpert. Die Riemenspannvorrichtung 28 sieht das Aufbringen einer im wesentlichen konstanten Spannung auf den Steuerriemen 12 des Systems 10 über einen längeren Zeitraum vor, in dessen Verlauf der Riemen dazu tendiert, länger zu werden.
Unter speziellerer Bezugnahme auf Fig. 2-4 der Zeichnungen, enthält die Riemenspannvorrichtung 28 der vorliegenden Erfindung eine feste Konstruktion 30, die an einem Knieblech 32 oder an etwas Ähnlichem stationär an den Motorblock angebracht werden kann. Die Riemenspannvorrichtung 28 enthält weiterhin eine drehbar gelagerte Konstruktion 34, die in bezug auf die feste Konstruktion 30 angeordnet ist, um Drehbewegungen in entgegengesetzten Richtungen um eine feste erste Achse zwischen ersten und zweiten Begrenzungspositionen auszuführen. Die drehbar gelagerte Konstruktion trägt einen Steuerriemen, der mit der Riemenscheibe 36 zwecks Ausführung einer Drehbewegung um eine zweite Achse parallel zur ersten Achse im Eingriff ist. Eine Torsionsspiralfeder 38 ist für eine elastische Vorspannung der drehbar gelagerten Konstruktion für die Bewegung in eine Richtung weg von der ersten Begrenzungsposition in Richtung zur zweiten Begrenzungsposition mit einer Federkraft, die abnimmt, wenn die drehbar gelagerte Konstruktion in eine Richtung weg von der ersten Position in Richtung zur zweiten Position bewegt wird, vorgesehen. Die Bewegung des Riemens weg von der ersten Position zu seiner zweiten Position spannt den Riemen.
In Übereinstimmung mit den Prinzipien der vorliegenden Erfindung werden die Bewegungen der drehbar gelagerten Konstruktion 34 in bezug auf die feste Konstruktion 30, sowohl in Spannrichtung des Riemens als auch in entgegengesetzter Richtung, durch Dämpfungsmittel gesteuert, der generell mit dem Bezugszeichen 40 bezeichnet sind. In der bevorzugten Form-der Erfindung, wie sie in Fig. 2-4 gezeigt ist, enthalten die Dämpfungsmittel 40 einen Ring 42 aus einem geeigneten Reibungswerkstoff, wie z.B. einem Kunststoff auf Harzbasis wie Nylon o.a. Der Ring besitzt eine gekrümmte Oberfläche 44, die, wie gezeigt, die äußere zylindrische periphere Oberfläche des Ringes darstellt, die mit einer länglichen Konstruktion in Eingriff kommen kann, wie sie generell mit dem Bezugszeichen 46 bezeichnet ist, und die ein anderer Bestandteil der Dämpfungsmittel 40 ist. Das Verlängerungsmittel 46 besitzt vorzugsweise die Form eines Bandes oder eines Streifens aus Stahl, wie z.B. Federstahl oder rostfreier Stahl. Wie gezeigt, ist das Band vorzugsweise relativ dünn, z.B. etwa 0,040 Zoll (0,10 cm), so daß es leicht gebogen werden kann, um mit der Oberfläche 44 des Ringes 42 in Eingriff kommen zu können. Wenn es gewünscht wird, kann es jedoch auch dicker oder dünner sein. Die längliche Konstruktion besitzt im freien Zustand einen Radius größer als die gekrümmte Oberfläche 44, so daß sie gezwungen wird, durch die Kraft der Feder 38 mit der Oberfläche 44 in Eingriff zu kommen.
Wie in Fig. 3 gezeigt wird, besitzt das Band 46 einen zentralen Bereich 48, der mit der Oberfläche 44 des Ringes 42 über einen Umfang von etwa 270º in Eingriff kommen kann. Der Eingriffsbereich darf kleiner oder größer sein, ist jedoch vorzugsweise größer als 180º oder kleiner als 300º. Das Band 46 besitzt die Enden 50 und 52, die sich über den zentralen Bereich 48 hinaus erstrecken, durch die das Band 46 wirksam angebracht ist. Die Art und Weise, in der der Ring 42 und die Enden 50 und 52 des Bandes 46 in Bezug auf die feste Konstruktion 30 und auf die drehbar gelagerte Konstruktion 34 und in Bezug zueinander angeordnet sind, ist so, daß der zentrale Bereich 48 des Bandes 46 mit der gekrümmten Oberfläche 44 des Ringes 42 mit einer Greifwirkung im Eingriff ist, die ausreicht, um (1) einen relativ hohen Widerstand gegenüber der Reibungs-Gleitbewegung zwischen dem zentralen Bereich 48 des Bandes 46 und der gekrümmten Oberfläche 44 des Ringes 42 in einer Richtung, die der Drehbewegung der drehbar gelagerten Konstruktion 34 in Bezug auf die feste Konstruktion 30 in eine Richtung zur ersten Position hin und (2) einen relativ geringen Widerstand gegenüber der Reibungsgleitbewegung zwischen dem zentralen Bereich 48 des Bandes 46 und der gekrümmtenn Oberfläche 44 des Ringes 42 in eine entgegengesetzte Richtung, die der Drehbewegung der drehbar gelagerten Konstruktion 34 in Bezug auf die feste Konstruktion 30 in eine Richtung weg von der ersten Position entspricht.
In Übereinstimmung mit den Prinzipien der vorliegenden Erfindung ist der relativ hohe Widerstand gegenüber der Gleitreibungsbewegung größer als 70% der momentanen Federkraft der Feder 38. Die momentane Federkraft bezieht sich auf die Kraft, die durch die Feder in der speziellen Position der drehbar gelagerten Konstruktion in Bezug auf die feste Konstruktion, in der der Betrag des relativ hohen Widerstandes gegenüber der Gleitreibungsbewegung gemessen wird, erzeugt wird.
Im Falle der Riemenspannvorrichtung 28, die im Steuerriemensystem 10 verwendet wird, ist z.B. ein relativ hoher Widerstand gegenüber der Gleitreibungsbewegung 200% der momentanen Federkraft. Der relativ geringe Widerstand gegenüber der Gleitreibungsbwegung ist geringer als der relativ hohe Widerstand und liegt vorzugsweise in der Größenordnung von 35% oder weniger, obwohl er auch mehr als 35% betragen kann, wie aus der weiteren Beschreibung hier deutlich wird.
Der Widerstand der Gleitreibungsbewegung in beide Richtungen kann auch proportional der Varianz in der Federkraft, die, wie vorher angeführt, sich verringert, wenn sich die drehbar gelagerte Konstruktion 34 von ihrer ersten Position weg in Richtung zu ihrer zweiten Position bewegt,vorgesehen werden. Die proportionale Ausführung ist in Fig. 2-4 gezeigt. Die Anordnung wird im wesentlichen durch die Art und Weise bestimmt, in der der Ring 42 und die Enden des Streifens 46 an der drehbar gelagerten Konstruktion 34, an der festen Konstruktion 30 und in Bezug zueinander montiert sind.
Wie in Fig. 2 gezeigt ist, besitzt die feste Konstruktion 30 die Form eines ringförmigen Bauteils 54 mit einem zentralen Teil 56, in dem eine rohrförmige Nabe 58 fest so angebracht ist, daß sie sich axial nach außen erstreckt. Das ringförmige Bauteil 54 besitzt weiterhin einen sich axial nach außen erstreckenden peripheren Flansch 60. Ein Bolzen 62 oder etwas Ähnliches erstreckt sich durch die rohrförmige Nabe 58 in das Knie- oder Stützblech 32, um die feste Konstruktion fest am Stützblech 32 zu befestigen. Ein Paßstift 64 , der sich durch den zentralen Teil 56 des ringförmigen Bauteils 54 erstreckt, dient zur genauen Positionierung und Feststellung der festen Konstruktion 30 in Bezug auf den zentralen Bolzen 62.
Ein fest integrierter Ansatz 66, mit dem das Ende 50 des Bandes 46 durch Biegen dieses Endes um den Ansatz 66 verbunden ist, erstreckt sich axial vom ringförmigen Bauteil 54 nach außen in eine Position zwischen dem zentralen Teil 56 und dem peripheren Flansch 60. Das entgegengesetzte Ende 52 des Bandes 46 besitzt eine Öffnung und ist durch Biegen seines Endes, wie es unter Position 68 gezeigt ist, mit dem Ende der Spiralfeder 38 verbunden, die sich durch die Öffnung im Ende 50 des Bandes 46 erstreckt. Wie in Fig. 4 gezeigt ist, ist das entgegengesetzte Ende der Spiralfeder so gebogen, wie es unter Position 70 gezeigt wird und erstreckt sich durch einen zentralen peripheren Flansch 72, der an einem ringförmigen Bauteil 74 vorgesehen ist und die drehbar gelagerte Konstruktion 34 bildet. Der Flansch 72 erstreckt sich axial in Richtung des peripheren Flansches 60 der festen Konstruktion 30 und die beiden Flansche dienen zur Bildung einer äußeren peripheren Wandkonstruktion, die das Äußere einer Kammer bildet, in die die Spiralfeder 38 aufgenommen wird.
Das ringförmige Bauteil 74 besitzt eine zentrale Bohrung über der axialen Abmessung der rohrförmigen Nabe 58. Ein Gleitlager 78 ist zwischen dem inneren Umfang der Bohrung 76 und dem äußeren Umfang der rohrförmigen Nabe 58 angeordnet, um das ringförmige Bauteil 74 auf der festen Konstruktion 30 zur Ausführung von Drehbewegungen in beiden Richtungen um die Achse der rohrförmigen Nabe 58 zu lagern. Um die Drehbewegung des ringförmigen Bauteils 74 in Bezug auf die feste Konstruktion 30 zwischen den vorher erwähnten ersten und zweiten Positionen zu begrenzen, erstreckt sich der Stift 64 der festen Konstruktion 30 axial in eine bogenförmige Nut 80, die im angrenzenden Bereich der drehbar gelagerten Konstruktion ausgebildet ist. Das ringförmige Bauteil 74 besitzt auch einen Ringzwischenflansch 82, der sich axial nach außen in Richtung zur festen Konstruktion 30 in umfassender Relation zum zentralen Ringbereich 56 erstreckt. Das Innere des Ringes 42 ist am Aäußeren des Ringflansches 82 befestigt und besitzt einen inneren nach außen gekrümmten Montageflansch 84 und einen äußeren sich nach innen erstreckenden Montageflansch 86. Auf diese Weise ist der Ring 42 fest an der drehbar gelagerten Konstruktion 34 befestigt.
Der äußere Teil des ringförmigen Bauteils 74 wird mit einer exzentrischen äußeren zylindrischen Oberfläche 88 gebildet, auf der ein Kugellager 90 sitzt, das dazu dient, die Riemenscheibe 36 drehbar auf dem ringförmigen Bauteil 74 zur Drehung um die vorher erwähnte zweite Achse anzubringen.
In der bevorzugten Weise der Anordnung des Bandes 46 und des Ringes 42, wie sie in Fig. 2-4 dargestellt ist, ist der Ring 42 wirksam mit der drehbar gelagerten Konstruktion 34 und das Band wirksam mit der festen Konstruktion 30 verbunden. Wie gezeigt, ist der Ring 42 an der drehbar gelagerten Konstruktion so befestigt, daß seine Achse mit der Drehachse der drehbar gelagerten Konstruktion übereinstimmt. Das Ende 50 des Bandes 46 ist an der festen Konstruktion 30 und das entgegengesetzte Ende ist am entgegengesetzten Ende der Spiralfeder 38 befestigt. Die Anordnung ist so, daß das Band und der Ring im wesentlichen eine Bandbremse bilden, die eine Charakteristik besitzt, daß zwischen der im Eingriff befindlichen Oberfläche des Bandes und des Ringes in einer Richtung entgegen dem Uhrzeigersinn, wie in Fig. 3 gezeigt wird, ein größerer Widerstand gegen die Gleitreibungsbwegung erzeugt wird als in Uhrzeigersinnrichtung, wie sie angegeben wird. Wie aus Fig, 1 und 3 ersichtlich ist, stimmt die Bewegung entgegen dem Uhrzeigersinn mit der Bewegung der drehbar gelagerten Konstruktion in Richtung zur ersten Position überein, die dazu dient, den Riemen zu spannen.
Es ist zu bemerken, daß die Verbindung der Spiralfeder 38 mit einem Ende des Bandes darauf gerichtet ist, die beiden Enden des Bandes hinsichtlich der Oberfläche des Ringes 42 zusammen in die Spannrelation zu bewegen. Die Bewegung in die entgegengesetzte Richtung ist darauf gerichtet, den Eingriff zu lösen und es ist zu bemerken, daß nicht viel Bewegung erforderlich ist, um dieses Lösen zu erzielen. Diese Charakteristik der Anordnung erzeugt zusammen mit der Verwendung der Feder in der Baugruppe einen Zustand, in dem die Schwingungsbewegungen, denen die Vorrichtung während des Betriebes unterworfen ist, ein Aufheben der Greifwirkung bewirkt. Auf diese Weise kann der Widerstand gegenüber der Gleitreibungsbewegung in beiden Richtungen auf höhere Werte eingestellt werden, als man vorher nach der Fähigkeit des Dämpfungsmechanismus zur Aufhebung in Reaktion auf die einwirkenden starken dynamischen Schwingungen annehmen konnte. Ein Widerstand von 200% gegeneüber der Bewegung in Richtung zur ersten Position würde die Bewegung des Riemens steuern, wenn der Motor abgeschaltet ist. Aus dem gleichen Grunde sind die Schwingungsbewegungen, die im Ergebnis des Abschaltens auftreten, darauf gerichtet, den Widerstand aufzuheben, um erforderlichenfalls gesteuerte Bewegungen zu gestatten, um Beschädigungen zu verhindern.
Die vorher beschriebene Anordnung, in der das Ende 52 des Bandes 46 mit dem Ende 68 der Feder 38 verbunden ist, dient auch dazu, den Widerstand, der durch den Eingriff des zentralen Bereiches 48 des Bandes 46 mit der Außenfläche 44 des Ringes 42 proportional zur Federkraft zu gestalten. Darüberhinaus ist zu bemerken, daß die Kraft, die dem Gleitreibungskontakt zwischen Band und Ring Widerstand entgegensetzt, auf die drehbar gelagerte Konstruktion 34 in eine Richtung wirkt, die den Umschlingungswinkel halbiert. Vorzugsweise ist das Band in Bezug auf den Ring umschlungen, so daß sich die Halbierungslinie in eine Richtung erstreckt, die parallel der Riemenbelastung ist, die auf die drehbar gelagerte Konstruktion 34 wirkt, wenn sich die letztere in einer Position befindet, die etwa einem Viertel ihres Hubes in eine Richtung weg aus ihrer ersten Position entspricht. Die Nabenbelastung wirkt auf die drehbar gelagerte Konstruktion 34 über die zweite Drehachse der Riemenscheibe 36 in eine Richtung durch die Halbierungslinie des Umschlingungswinkels des Riemens 12 mit der Riemenscheibe 36. Bei der gezeigten Anordnung belastet die Riemenspannkraft das Gleitlager 76 ungleichmäßig. Das bedeutet, daß die Riemenspannkraft von der drehbar gelagerten Konstruktion in einer Position auf das Lager übertragen wird, die gegenüber dem Zentrum eine axiale Verschiebung aufweist. Durch ein Richten der Dämpfungskraft in die gleiche Richtung in einer axial in entgegengesetzter Richtung aus dem Mittelpunkt der Nabe verschobenen Position tendiert die Gesamtbelastung des Lagers zu einem Ausgleich und auf diese Weise wird die Lebensdauer des Lagers erhöht.
Wenn man sich spezieller auf Fig. 5 bezieht, so ist dort eine Modifikation der Riemenspannvorrichtung 28 gezeigt, die sich innerhalb der Prinzipien der vorliegenden Erfindung befindet. In der gezeigten modifizierten Ausführung ist das Ende 68 der Spiralfeder 38 direkt mit der festen Konstruktion 30 in einer festen Relation verbunden, wie in 92 gezeigt ist. Das Ende 52 des Bandes 46 ist an der festen Konstruktion 30 unabhängig von der Spiralfeder 38 durch eine weitere Feder 94 angebracht. Wie gezeigt, hat die Feder 94 die Form einer Druckspiralfeder, die das Ende des Paßstückes 96 umgibt, das am Ende 52 des Bandes angebracht ist und eine Gewindemutter besitzt, so daß ein Eingriff mit einem Ende der Feder vorhanden ist, während sich das andere Ende mit dem peripherem Flansch 60 im Eingriff befindet. Bei dieser Anordnung ist der Widerstand gegenüber der Gleitreibungsbewegung zwischen dem Band und dem Ring konstant, unabhängig von der Position der drehbar gelagerten Konstruktion 34 in Bezug auf die feste Konstruktion 30 und unabhängig von der momentanen Federkraft. Diese Anordnung kann unter besonderen Umständen wünschenswert sein, weil das Anordnen einer getrennten Feder 94 sichert, daß die speziellen Schwingungszustände, die auftreten können, durch Wahl einer Feder angepaßt werden können, die in Reaktion auf solche Schwingungsbewegungen in Resonanz versetzt wird.
Wie bereits angeführt wurde, ist die Riemenspannvorrichtung der vorliegenden Erfindung nicht nur in einem Steuerriemensystem nützlich, wie es in Fig. 1 gezeigt ist, sondern auch in anderen Systemen. In Fig. 6 ist z.B. ein Windungs-Riemen-System gezeigt, das generell unter der Position 110 dargestellt ist und das aus einem relativ großen, endlosen Keilriemen 112, einer Antriebsriemenscheibe 114, die mit der Abtriebswelle 116 des Kraftfahrzeugmotors verbunden ist, aus vier angetriebenen Riemenscheiben 118, 120, 122 und 124, einer Riemenspannvorrichtung, wie sie generell bei 126 gezeigt ist und die die Prinzipien der vorliegenden Erfindung verkörpert, besteht. In der gezeigten Anordnung kann die angetriebene Riemenscheibe 118 wirksam mit einer Welle 128 für ein Kühlgebläse verbunden sein, die angetriebene Riemenscheibe 120 kann auf einer Welle 130 angebracht sein, die einen Teil der Lichtmaschine o.ä. bildet und die angetriebene Riemenscheibe 122 ist auf der Welle 132 angebracht, die einen Teil eines Klimakompressors bildet. Es wird angenommen, daß der Riemen 112 in der Art und Weise um die verschiedenen Riemenscheiben geführt wird, wie es in den Zeichnungen angeführt ist und daß die Riemenspannvorrichtung 126 in wirksamer Relation zum Riemen 112 angebracht ist, so daß sie sich in eine Position bewegen kann, die es gestattet, daß der Riemen 112 auf den anderen Einrichtungen montiert werden kann und dann gelöst wird, um eine gewünschte Riemenspannung in der normalen Betriebsposition zu erhalten. Die Riemenspannvorrichtung 126 ist so angebracht, daß sie einen im wesentlichen konstanten Zug auf den Riemen 112 des Systems 110 über einen längeren Zeitraum ausübt, in dessen Verlauf der Riemen dazu tendiert, länger zu werden. Die Konstruktion der Riemenspannvorrichtung 126 ist im wesentlichen die gleiche wie die der Riemenspannvorrichtung 28 mit der Ausnahme, daß der radiale Abstand zwischen der ersten Drehachse der drehbar gelagerten Konstruktion 34 in Bezug auf die feste Konstruktion 30 und der zweiten Drehachse der Riemenscheibe 36 wesentlich größer ist, um eine größere Bewegung im größeren Riemen 112 des Systems 110 zu gestatten. Andere Modifikationen liegen im Schutzumfang der vorliegenden Erfindung. So wäre es z.B. möglich, die Enden des Bandes in Bezug auf die feste Konstruktion fest zu lassen und den Ring zur Erzielung einer radialen Bewegung elastisch auf der drehbar gelagerten Konstruktion anzubringen, um die vorher erwähnte Freigabe in Reaktion auf die Schwingungsbewegungen zu erhalten. Darüberhinaus ist es auch so, daß anstelle der Anbringung des Ringes in Verbindung mit der drehbar gelagerten Konstruktion und der Anbringung des Bandes in Verbindung mit der festen Konstruktion, die wirksame Verbindung umgekehrt sein könnte.

Claims

1. Riemenspannvorrichtung (28), bestehend aus: einer festen Konstruktion (30) einer drehbar gelagerten Konstruktion (34) einer Riemeneingriffsrolle (36), angebracht auf der drehbar gelagerten Konstruktion (34) für die Rotationsbewegung um eine Rotationsachse, wobei die drehbar gelagerte Konstruktion (34) auf der festen Konstruktion (30) zur Drehbewegung um eine feste Drehachse parallel der Rotationsachse zwischen einer ersten Position, in der die Riemeneingriffsrolle (36) quer mit einem schlaffen Riemen ausgerichtet werden kann, und einer zweiten Position angeordnet ist; Federn (38) für ein elastisches Auslenken der drehbar gelagerten Konstruktion (34) in eine Richtung zur zweiten Position mit einem Federdrehmoment, das sich verändert, wenn die Position der drehbar gelagerten Konstruktion (34) sich der zweiten Position nähert, wobei eine manuelle Bewegung der Riemeneingriffsrolle (36) in die erste Position entgegen einer solchen elastischen Auslenkung möglich ist, so dar sich nach einer manuellen Freigabe die elastische Auslenkung die Riemeneingriffsrolle (36) in eine Zwischen- Betriebsposition mit statischem Gleichgewicht beim Spanneingriff mit dem Riemen (12) bewegt, wobei das Federdrehmoment dem Riemenbelastungsdrehmoment gleich und entgegengerichtet ist und das Riemenbelastungsdrehmoment sich mit der Veränderung des Federdrehmomentes verändert, wenn sich die Zwischen-Betriebsposition der zweiten Position durch die Riemendehung infolge der generellen Konstanthaltung der Riemenbelastungskraft und Veränderung des Hebelarms zur Drehachse, über die die Riemenbelastungskraft wirkt, nähert und

einem Mittel (40) für die Dämpfung der Drehbewegungen der drehbar gelagerten Konstruktion (34) im Ergebnis der dynamischen Riemenbelastungskräfte , die sich durch die generell konstante Riemenbelastungskraft verändern, wenn sich der Riemen bewegt, und wobei die Dämpfungsmittel (40) Oberflächen-Gleitreibungsmittel (42, 46) zur Erzeugung eines Dämpfungsdrehmomentenwiderstandes gegen die Drehbewegung der drehbar gelagerten Konstruktion (34) in eine Richtung zur ersten Position durch den Druck der gegenseitigen Berührung der Oberflächengleitreibungsmittel (42, 46) und die Position der gegenseitigen Berührung der Oberflächengleitreibungsmittel der Drehachse einschließen, dadurch gekennzeichnet, dar die Größe des Dämpfungsdrehmomentenwiderstandes ausreichend ist, um eine Bewegung der drehbar gelagerten Konstruktion in Richtung auf die erste Position als Reaktion auf dynamische Erhöhungen der konstanten Riemenbelastungskraft zu verhindern und daß die Riemenspannvorrichtung weiterhin Mittel (38, 94) umfaßt, die betätigbar in Reaktion auf die Aufbringung von Schwingungskräften auf die Oberflächengleitreibungsmittel (42,46) unabhängig von den dynamischen Riemenbelastungskräften für das sofortige Entlasten des Dämpfungsdrehmomentenwiderstandes gegen die Drehbewegung in der Richtung, die durch die Oberflächengleitreibungsmittel bestimmt wird, sind, so dar eine sofortige Bewegung in diese Richtung erfolgen kann, die ansonsten verhindert wird.

2. Riemenspannvorrichtung gemäß Ansspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächengleitreibungsmittel (42, 46) einen Dämpfungsdrehmomentenwiderstand gegenüber einer Drehbewegung der drehbar gelagerten Konstruktion (34) in eine Richtung zur zweiten Position erzeugen, der geringer ist als der Dämpfungsdrehmomentenwiderstand gegenüber der Drehbewegung in die Richtung der ersten Position und die Dämpfungsdrehmomenten-Entlastungsmittel (38, 94) betätigbar sind, um den Dämpfungsdrehmomentenwiderstand gegenüber der Drehbewegung in die Richtung der zweiten Position sofort zu entlasten.

3. Riemenspannvorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfungsmittel eine Bremsbandbaugruppe einschließen, die einen Ring (42) enthält, der operativ mit einer der Konstruktionen verbunden ist und ein Band (46), das operativ mit der anderen der Konstruktionen verbunden ist, wobei das Band und der Ring Berührungsflächen (48, 44) besitzen, die die Oberflächengleitreibungsmittel darstellen.

4. Riemenspannvorrichtung gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfungswiderstandsentlastungsmittel eine weitere Feder (94) einschließen, die elastisch ein Ende des Bandes (46) mit der festen Konstruktion (30) verbindet und wobei die Feder auf die unabhängigen Schwingungskräfte abgestimmt ist.

5. Riemenspannvorrichtung gemäß Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächengleitreibungsmittel umfassen: gekrümmte Oberflächenmittel (42), die operativ mit einer der Konstruktionen verbunden ist, und Verlängerungsmittel (46), die operativ mit der anderen Konstruktion mit den gekrümmten Oberflächenmitteln im Eingriff stehend verbunden sind und bei der die Riemenspannnvorrichtung umfaßt Mittel für die Montage der Verlängerungsmittel (46) und der gekrümmten Oberflächenmittel (42) an ihrer jeweiligen Konstruktion und in Bezug aufeinander so, dar die Verlängerungsmittel (46) mit einer Greifwirkung mit den gekrümmten Oberflächenmitteln (42) im Eingriff stehen, um einen Dämpfungsdrehmomentenwiderstand gegenüber der Drehbewegung der drehbar gelagerten Konstruktion zu erzeugen.

6. Riemenspannvorrichtung gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Montagemittel die Feder (38) einschließen, um die Dämpfungsdrehmomentenwiderstandsentlastungsmittel zu bilden und um zu ermöglichen, daß der Widerstand gegenüber der Gleitreibbewegung zwischen den Verlängerungsmittel und den gekrümmten Oberflächenmitteln sich proportional zu den Veränderungen der Federkraft verändert.

7. Riemenspannvorrichtung gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Federmittel (38) eine Spiralfeder umfassen, deren eines Ende mit der drehbar gelagerten Konstruktion (34) in Verbindung steht und die Montagemittel Mittel für die Verbindung des entgegengesetzten Endes der Spiralfeder mit einem Ende der Verlängerungsmittel (46) und Mittel für die Verbindung mit dem entgegengesetzten Ende der Verlängerungsmittel (46) in fester Relation zur festen Konstruktion einschließen.

8. Riemenspannvorrichtung gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Montagemittel eine weitere Feder (94) einschließen, um Dämpfungsdrehmomentenwiderstandsentlastungsmittel zu bilden.

9. Riemenspannvorrichtung gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Montagemittel Mittel für die Verbindung der weiteren Feder (94) mit der festen Konstruktion und mit einem Ende der Verlängerungsmittel (46) und Mittel für die Verbindung des entgegengesetzten Endes der Verlängerungsmittel (46) in fester Relation zur festen Konstruktion (30) einschließen.

10. Riemenspannvorrichtung gemäß Anspruch 7 oder Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Verlängerungsmittel (46) einen flexiblen Gurt umfassen, der ein zentrales Ausmaß (48) besitzt, die mit den gekrümmten Oberflächenmitteln (42) in Berührung stehen kann und die entgegengesetzten Enden sich vom zentralen Ausmaß (48) nach außen erstrecken.

11. Riemenspannvorrichtung gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die gekrümmten Oberflächenmittel (42) eine äußere zylindrische Oberfläche umfassen, die in Bezug auf die drehbar gelagerte Konstruktion (34) in konzentrischer Relation zur Drehachse fixiert ist.

12. Riemenspannvorrichtung gemäss Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das zentrale Ausmaß (48) des Gurtes größer als 180º der äußeren zylindrischen Oberfläche und kleiner als 300º davon ist.

13. Riemenspannvorrichtung gemäß Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere zylindrische Oberfläche mit einem Ring aus einem Kunststoff auf Harzbasis besteht, der an der drehbar gelagerten Konstruktion (34) befestigt ist.

14. Riemenspanneinrichtung gemäss einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Gurt aus Stahl geformt ist.

15. Riemenspannvorrichtung gemäß jedem der Ansprüche 5 - 14, dadurch gekennzeichnet, daß die drehbar gelagerte Konstruktion (34) an der festen Konstruktion (30) durch ein Gleitlager (76) verbunden ist, das durch die Kraft der Riemenspannung, die auf die drehbar gelagerte Konstruktion (34) in eine Richtung wirkt, die sich über den Doppelsektor des Umschlingungswinkels des Riemens mit der Riemeneingriffsscheibe (36) erstreckt, ungleichmäßig belastet wird und durch die Greifwirkungskraft zwischen den Verlängerungsmitteln (46) und den gekrümmten Oberflächenmitteln (42), die das Gleitlager (76) in einer Richtung belastet, die dazu tendiert, die ungleichmäßige Riemenbelastung darauf auszugleichen.

16. Riemenspannvorrichtung gemäß jedem der Ansprüche 5 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel, die die Verlängerungsmittel (46) und die gekrümmten Oberflächenmittel (42) an ihren jeweiligen Konstruktionen und in Bezug aufeinander befestigen, so ausgeführt sind, dar die Verlängerungsmittel (46) mit den gekrümmten Oberflächenmitteln (42) mit einer Greifwirkung miteinander in Eingriff stehen, die ausreichend ist, um einen Widerstand gegenüber einer Gleitreibungsbewegung zwischen dem Verlängerungsmittel (46) und den gekrümmten Oberflächenmitteln (42) in einer Richtung, die der Drehbewegung der drehbar gelagerten Konstruktion (34) in Bezug auf die feste Konstruktion (30) in eine Richtung zur ersten Position entspricht, zu ergeben und der Widerstand größer ist als 70% der momentanen Federkraft.