DE3929753C1 - Fan belt tensioner for vehicle - has pivot arm with tension roller, cooperating with torsional damper(s) - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Spannen von Treibriemen o. dgl. gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Eine solche Spannvorrichtung ist aus der DE-PS 37 14 645 bekannt. Hier ist ein mit einer Spannrolle versehener Schwenkarm in einem Gehäuse drehbar gelagert und wird von einer Schraubenfeder, deren eines Ende am Schwenkarm und deren anderes Ende am Gehäuse angreift, an den zu spannenden Treibriemen angestellt. Die Schraubenfeder umgibt ein konisches Reibhülsenpaar, wobei die Windungen der Schraubenfeder im gespannten Zustand die äußere Hülse radial zusammenpressen. Weiterhin ist zwischen der inneren Hülse und einem zylindrischen Abschnitt des Gehäuses eine Einwegkupplung in Form eines Rollenfreilaufs angeordnet. Bei einer Drehbewegung des Schwenkarmes in Riemenspannrichtung wird der Freilauf wirksam, so daß sich der Schwenkarm unter der Wirkung der Schraubenfeder ungedämpft bewegen kann. In entgegengesetzter Richtung blockiert der Freilauf, so daß bei weiterer Drehung ein Gleiten der Reibhülsen aufeinander stattfindet und eine dynamische Reibungsdämpfung der Schwenkbewegung erfolgt.

Spannvorrichtungen dieser Art weisen allerdings eine nur geringe Dämpfung auf, denn die Reibhülsenpaarung muß stets mit einer weiten Passung ausgeführt sein. Eine Erwärmung der Hülsen, wie sie insbesondere bei einem Einsatz an Verbrennungsmotoren unvermeidbar ist, würde sonst dazu führen, daß ein Blockieren aufgrund von Reibschweißeffekten einträte. Die auf den Schwenkarm der Spannvorrichtung einwirkende Kraft der Spannfeder muß demzufolge vergleichsweise hoch sein, weil sie nicht nur das Anstellen des Schwenkarmes gegen den Treibriemen zu besorgen hat, sondern vor allem auch eine entgegengesetzte Schwenkbewegung des Schwenkarmes unterhalb relativ hoher Grenzwerte verhindern soll.

Vibrationen des Treibriemens und der den Riementrieb beeinflussenden Maschinenteile führen aber dazu, daß auch der Schwenkarm zusammen mit der Spannfeder in - sich aufschaukelnde - Schwingungen versetzt wird, die durch die schwache Bremswirkung der Reibhülsen nicht ausreichend gedämpft werden.

Darüber hinaus weist die bekannte Spannvorrichtung aber auch noch eine Bauhöhe auf, die in vielen Einbauräumen aufgrund beengter Raumverhältnisse nicht untergebracht werden kann. Diese Bauhöhe ergibt sich unvermeidlich aus der erforderlichen Länge der Reibhülsen sowie der die Hülsen umgebenden Spannfeder.

Weiterhin ist aus der DE-OS 38 24 645 eine Spannvorrichtung mit einer Reibungsdämpfungseinrichtung bekannt, die einen am Schwenkarm befestigten Innenring und einen Außenring aufweist, der an einem im Vorrichtungsgehäuse angeordneten Reibbelag anliegt. Die Ringe sind auf den einander zugewandten Flächen mit Mulden versehen, in denen Wälzkörper angeordnet sind, die bei einer Drehbewegung des Schwenkarmes längs Rampen abrollen und den am Reibbelag anliegenden Ring mitnehmen. Bei einer entgegen der Riemenspannrichtung gerichteten Drehbewegung bewirken die Wälzkörper eine Vergrößerung des Zwischenraumes zwischen den beiden Ringen entsprechend der Rampensteigung und damit eine Erhöhung der Anpreßkraft des Außenringes auf den Reibbelag, während in der entgegengesetzten Drehrichtung die Anpreßkraft verringert wird.

Diese Spannvorrichtung weist keine Einwegkupplung auf, so daß der an den Reibbelag angepreßte Außenring stets vom Schwenkarm mitverdreht werden muß. Infolgedessen wird auch die Anstellbewegung des Schwenkarmes in Riemenspannrichtung gedämpft.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung der eingangs genannten Art zu schaffen, die einerseits ein Lockern des Treibriemens auf unzulässige Werte und andererseits eine Überschreitung der maximal zulässigen Riemenspannung sowohl im Stillstand als auch in allen Betriebsphasen des Motors zuverlässig verhindert.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Die zwischen der Bremsanordnung und dem Schwenkarm angeordnete Einwegkupplung gestattet einerseits eine ungebremste Schwenkbewegung des Schwenkarmes unter der Wirkung der Spannfeder gegen den Treibriemen, blockiert jedoch andererseits bei einer Schwenkbewegung des Schwenkarmes in Gegenrichtung vom Treibriemen weg und überträgt die vom Treibriemen gegen den Schwenkarm wirkende, durch beispielsweise Impulsstöße hervorgerufene Kraft auf die Bremsanordnung. Diese wirkt unterhalb des eingestellten Bremsmomentes wie eine unbewegliche Einheit, so daß der Impulsstoß von der unbeweglich stehenden Spannrolle aufgefangen wird.

Das Bremsmoment ist beispielsweise auf einen Wert eingestellt, der der maximal zulässigen, meist vom Hersteller spezifizierten Spannung des Treibriemens entspricht. Tritt, insbesondere nach längerem Betrieb eines mit der erfindungsgemäßen Anordnung ausgerüsteten Motors und dessen guter Durchwärmung mit einer sich anschließenden Kaltphase, eine Lockerung des Treibriemens in größerem Ausmaß ein, so erfolgt ein ständiges automatisches Nachspannen, so daß der Treibriemen stets die erforderliche Spannung für einen sich anschließenden Betrieb aufweist.

Beim Starten des Motors und infolge der dadurch beginnenden Warmphase wird der Treibriemen jedoch durch die Wärmedehnung des Motorblocks weiter gespannt. Wegen der Sperrwirkung der Einwegkupplung kann der Schwenkarm solange nicht nachgeben, bis die auf ihn einwirkende Kraft das eingestellte Bremsmoment der Bremsanordnung überschreitet. Dann beginnt das an den Schwenkarm angekuppelte Bremselement zu rutschen und ermöglicht ein Zurückschwenken des Schwenkarmes, bis die unzulässig hohe Spannung des Riemens wieder unterschritten ist.

Ein Vorteil der Erfindung besteht demzufolge darin, daß die Spannung des Treibriemens in einem definierten optimalen Bereich durch ein quasi starres Spannsystem aufrecht erhalten wird und nur bei Überschreiten eines Spannungsgrenzwertes eine Verringerung der Spannung auf einen konstanten Wert erfolgt. Sowohl ein Überspannen als auch ein Lockern des Treibriemens auf unzulässige Werte wird sicher verhindert, so daß der Treibriemen und die Lager der An- und Abtriebselemente des Riementriebes eine hohe Lebensdauer erreichen.

Die Vorteile der Anordnung gemäß Anspruch 2 bestehen insbesondere darin, daß das Bremsmoment in einfacher Weise auf einen gewünschten Wert, z. B. die maximal zulässige Riemenspannung abgestimmt werden kann und über eine lange Betriebszeit im wesentlichen unverändert bleibt.

Darüber hinaus weist die Anordnung eine nur geringe Bauhöhe auf, so daß sie leicht unter beengten Raumverhältnissen, wie sie z. B. häufig in den mit zahlreichen Aggregaten versehenen Motorräumen von Kraftfahrzeugen gegeben sind, eingebaut werden kann.

Zusätzliche Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen sowie aus den nachfolgend anhand der Zeichnungen beschriebenen Beispielen. Es zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Anordnung,

Fig. 2 einen Querschnitt entlang der Linie A-A nach Fig. 1 mit einem ersten Ausführungsbeispiel einer Bremsanordnung und Einwegkupplung und

Fig. 3 einen Querschnitt entlang der Linie A-A nach Fig. 1 mit einem zweiten Ausführungsbeispiel einer Bremsanordnung und Einwegkupplung.

Die in den Fig. 1 bis 3 dargestellte Anordnung weist ein feststehendes Flanschgehäuse 1 und einen beweglich angeordneten Schwenkarm 2 auf, der eine nicht dargestellte Spannrolle zum Spannen eines Treibriemens trägt. Der Schwenkarm 2 ist mittels einer Schwenkachse 3 drehfest mit einer im Flanschgehäuse 1 befindlichen Hülse 4 verbunden, zwischen der und dem Gehäuse 1 eine spiralförmige Spannfeder 5 angeordnet ist. Ein Ende der Spannfeder 5 ist dabei an dem Gehäuse 1 und das andere Ende an der Hülse 4 festgelegt.

In dem Gehäuse 1 befindet sich weiterhin eine Bremsanordnung, die eine Bremsscheibe 6 und zwei Druckscheiben 7, 8 aufweist. Die Bremsscheibe 6 ist zwischen der gehäuseseitig eingelassenen Druckscheibe 8 und der axial beweglich im Gehäuse 1 angeordneten zweiten Druckscheibe 7 mittels einer Tellerfeder 9 eingespannt, die sich an einem im Flanschgehäuse 1 eingesetzten Sicherungsring 10 abstützt. Anstelle der Tellerfeder 9 kann z. B. auch eine an sich bekannte Wellfeder genommen werden, die insbesondere bei der Montage Vorteile aufweist. Beide Druckscheiben 7, 8 sind im Gehäuse 1 z. B. formschlüssig verdrehgesichert.

Die Bremsscheibe 6 weist eine Bohrung auf, in die ein Flanschring 11 der Hülse 4 eingreift. Wie Fig. 2 zu entnehmen ist, ist zwischen dem Flanschring 11 und der Bohrungswand der Bremsscheibe 6 die Mechanik einer Einwegkupplung - im Beispiel der Fig. 2 eines Klemmkörperfreilaufes - angeordnet, wobei Klemmschrägen 12 in die Bohrungswand der Bremsscheibe 6 eingearbeitet und Klemmrollen 13 zwischen den Umfang des Flanschringes 11 und die Klemmschrägen 12 eingesetzt sind. Eine Drehung der Schwenkachse 3 entgegen dem Uhrzeigersinn bewirkt in an sich bekannter Weise ein Verklemmen der Klemmrollen 13 und dadurch eine Mitnahme der Bremsscheibe 6, während eine Drehung im Uhrzeigersinn ein Entkuppeln der Bremsscheibe 6 von der Schwenkachse 3 zur Folge hat.

Die Bremsscheibe 6 in Fig. 2 ist entlang ihres Umfanges mit Ausnehmungen versehen, in die Bremsklötze 14 eingesetzt sind. Ein solcher Aufbau schafft in einfacher Weise eine sichere Verbindung des einen hohen Reibungskoeffizienten aufweisenden Bremsmaterials mit dem Scheibenkörper 15 in Drehrichtung, während eine axiale Verschiebbarkeit der Bremsklötze 14 erhalten bleibt, die ein gleichmäßiges Aufliegen auf den Druckscheiben 7, 8 und eine gleichmäßige Abnutzung erleichtert.

In dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 ist ein Klinkenfreilauf vorgesehen, bei dem zwischen Flanschring 11 und Bremsscheibe 6 federnde Klinken 16 eingesetzt sind, die in eine Verzahnung 17 in der Bohrung der Bremsscheibe 6 eingreifen. Dadurch kann sich der Flanschring 11 gegenüber der Bremsscheibe 6 im Uhrzeigersinn frei drehen, während der Klinkenfreilauf in der Gegenrichtung blockiert. Um eine möglichst feine Schritteilung zu erzielen, können am Umfang des Flanschringes 11 mehrere Klinken 16 derart angeordnet sein, daß immer nur eine Klinke 16 im kraftschlüssigen Eingriff ist. Auf diese Weise wird eine gegenüber der Anzahl von Zähnen entsprechend größere Anzahl von Rasterschritten erzielt.

Im Beispiel der Fig. 3 ist - im Gegensatz zu Fig. 2 - ein ringförmiger Reibbelag 18 vorgesehen, der eine größere Abriebfläche bietet und z. B. mittels eines Klebers mit dem Scheibenkörper 15 verbunden ist.

Im Betrieb verhält sich die Anordnung wie folgt:

Eine Anstellung des Schwenkarmes 2 gegen einen (nicht dargestellten) Treibriemen wird durch die Spannfeder 5 bewirkt und kann frei erfolgen, da in dieser Richtung die Hülse 4 - und damit der Schwenkarm 2 - von der Bremsscheibe 6 entkuppelt ist. Die Bremsscheibe 6 bleibt dabei in ihrer eingespannten Position.

In Gegenrichtung gegen die Kraft der Spannfeder 5, d. h. bei einer Bewegung des Schwenkarmes 2 vom Treibriemen weg, sperrt die Einwegkupplung 12, 13; 16, 17 und überträgt das Drehmoment des Schwenkarmes 2 auf den Bremsring 6. Falls das Drehmoment geringer ist als das durch die Tellerfeder 9 eingestellte Bremsmoment der Bremsanordnung, wird eine Schwenkbewegung verhindert. Wenn jedoch das Drehmoment das Bremsmoment übersteigt, dreht sich der Bremsring 6 gegenüber den Druckscheiben 7, 8, d. h. dem Flanschgehäuse 1, wobei der Schwenkarm 2 gegen die Kraft der Spannfeder 5 eine Schwenkbewegung durchführt.

Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Beispielsweise können anstelle einer einzigen Bremsscheibe auch zwei oder mehr Bremsscheiben axial nebeneinander angeordnet sein, wobei zwischen den Bremsscheiben weitere mit dem Gehäuse drehfest verbundene Andruckscheiben vorgesehen sind. Es kann auch zweckmäßig sein, die Bremsscheibe mit einem hülsenförmigen Kragen zu versehen und die Klemmkörper, Klinken oder andere Kupplungsglieder zwischen dem Kragen und dem mit dem Schwenkarm drehbaren Bauteil anzuordnen, woraus sich eine größere axiale Länge der Einwegkupplung für eine erhöhte Kraftübertragung bzw. geringeren Verschleiß ergibt.

Claims (8)

1. Anordnung zum Spannen von Treibriemen oder dgl., mit einer Spannfeder zum Anstellen eines drehbar in einem Gehäuse gelagerten Schwenkarmes gegen den Treibriemen, einer Bremsanordnung und einer Einwegkupplung, über die die Bremsanordnung bei Schwenkbewegungen des Schwenkarmes entgegen der Anstellrichtung wirksam wird, gekennzeichnet durch eine derartige Hintereinanderschaltung des Schwenkarmes (2, 3) der Einwegkupplung (11, 12, 13; 17) und der Bremsanordnung (6-10), daß ein unter Federkraft im Gehäuse (1) eingespanntes Bremselement der Bremsanordnung bei einer Schwenkbewegung des Schwenkarmes entgegen der Anstellrichtung von der Einwegkupplung an den Schwenkarm angekuppelt wird, wobei nach Überwindung der Haftreibung infolge zu hoher Riemenspannung ein konstantes Reibmoment wirksam wird.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Bremselement mindestens eine flache, axial federnd eingespannte Bremsscheibe (6) vorgesehen ist.

3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremsscheibe (6) zwischen zwei verdrehsicher im Gehäuse (1) angeordneten Druckscheiben (7, 8) axial eingespannt ist.

4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Axialfeder (9) zum Aufbringen einer auf die Bremsscheibe (6) einwirkenden Axialkraft zwischen einer der Druckscheiben (7) und einem Widerlager (10) im Gehäuse (1) angeordnet ist und die zweite Druckscheibe (8) an einem entgegengerichteten Widerlager im Gehäuse (1) anliegt.

5. Anordnung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremsscheibe (6) eine Bohrung aufweist, in die ein mit dem Schwenkarm (2) drehbares Bauteil (4, 11) hineinreicht, und daß die Einwegkupplung (12, 13; 16, 17) zwischen der Bohrungswand und dem Bauteil (4, 11) angeordnet ist.

6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das mit dem Schwenkarm (2) drehbare Bauteil von einer Hülse (4) mit einem Flanschring (11) gebildet wird, der in der Bohrung der Bremsscheibe (6) angeordnet ist, wobei der Flanschring (11) als Innenring der Einwegkupplung und die Bremsscheibe (6) als deren Außenring ausgestaltet ist, zwischen denen die Kupplungsglieder (Klinken, Klemmkörper o. dgl.) angeordnet sind.

7. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine flache, axial eingespannte Bremsscheibe vorgesehen ist, die einen Kragen mit hülsenförmigem Ansatz aufweist, und daß die Kupplungsglieder (Klinken, Klemmkörper o. dgl.) zwischen dem Kragen und dem mit dem Schwenkarm drehbaren Bauteil angeordnet sind.

8. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannfeder (5) axial neben der Kombination aus Bremsanordnung (6-10) und Einwegkupplung (12, 13; 16, 17) angeordnet und als Bandspiralfeder ausgebildet ist.