DE4006366A1 - Riementrieb mit automatischer riemenspannung in abhaengigkeit von lufttemperatur und -feuchte - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Riementrieb nach dem Ober­ begriff des Anspruchs 1.

Riementriebe mit einer antreibenden und zumindest einer angetriebenen Rolle und einem Riemen, der zur Kraft­ übertragung zwischen den Rollen dient und auf diesen geführt ist, sind allgemein bekannt und werden in vielerlei Weise benutzt, z. B. auch an Brennkraftmaschi­ nen. Es ist hierbei üblich, eine Rolle über eine Spann­ vorrichtung in der Ebene des Riementriebs verstellbar anzuordnen.

Bei unterschiedlicher Erwärmung und Ausdehnung der verschiedenen Teile ergeben sich jedoch im Betrieb Änderungen in der Spannung des Riemens. Diese sind ins­ besondere dann nicht zulässig, wenn es sich um einen Riementrieb handelt, bei dem kein Schlupf oder ein Überspringen eines Riemenzahns eintreten darf. Eine zu große Länge des Riemens kann leicht zum Abspringen füh­ ren, während eine zu geringe Länge zu überhöhten Lager­ belastungen führen kann.

Aus der DE-OS 37 24 169 ist ein Riementrieb mit einer Vorrichtung zur automatischen Verstellung einer Spann­ rolle bekannt. Die Spannrolle ist dabei auf einem Kipp­ hebel exzentrisch zu dessen Drehbefestigungsstelle angeordnet, wobei auf der entgegengesetzten Seite des Kipphebels eine weitere Drehbefestigungsstelle für eine Verbindungsstange vorgesehen ist, die an ihrem entge­ gensetzten Ende gehäusefest befestigt ist. Diese Ver­ bindungsstange besitzt einen anderen Wärmeausdehnungs­ koeffizienten als die benachbarten Teile. Hierdurch sollen temperaturbedingte Längenänderungen aufgefangen werden.

Es ist bekannt, daß Riemen mit einem Polyamid-Zugstrang besonders gute Eigenschaften und Vorteile für die Über­ tragung von großen Leistungen bei großen Übersetzungen mit erhöhten Lebensdauern aufweisen, weite Temperatur­ spannen vertragen, zugleich auch wirtschaftlich her­ stellbar sind und über die gesamte Lebensdauer war­ tungsfrei sind (kein Nachspannen erforderlich).

Gleichzeitig haben diese Riemen jedoch den Nachteil, daß sie sich in Abhängigkeit von der Lufttemperatur und -feuchte dehnen bzw. kürzen und somit entweder im gedehnten Zustand ausfallen oder abspringen oder aber zu überhöhten Lagerbelastungen führen, wenn sie sich kürzen.

Die Lagerbelastungen werden noch höher, wenn die Auflegedehnung so hoch gewählt wird, daß im gedehnten Zustand noch die notwendige Trumkraft garantiert wird. Diese überhöhten Lager- und Trumkräfte führen zum vor­ zeitigen Ausfall der Lagerungen und/oder zu irrever­ siblen Änderungen im Riemen (bleibende Längung).

Diese Eigenschaft der erwähnten Riemen begrenzt ihre Einsatzfähigkeit sehr.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Riemen­ trieb mit einer automatischen Riemenspannung für Riemen mit einem Polyamid-Zugstrang zu schaffen, der in Klima­ zonen mit starken Temperatur- und Feuchteschwankungen eingesetzt werden kann und keine Nachstellarbeiten erfordert.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch gelöst, daß der Riemen einen Polyamid-Zugstrang aufweist und der Körper ein Dehnelement ist, welches aus Kunststoff, insbeson­ dere aus Polyamid hergestellt ist.

Aufgrund dieser erfindungsgemäßen Ausführung reagiert sowohl der Riemen als auch die Spannvorrichtung auf Änderungen der Lufttemperatur und der Luftfeuchte, in dem beide entweder länger oder kürzer werden, wodurch eine Längung bzw. Kürzung des Riemens durch eine gleichfalls veränderte Längung bzw. Kürzung des Körpers der Spannvorrichtung kompensiert wird. Hierdurch ist der Riementrieb auch in Klimazonen mit starken Temperatur- und Feuchteschwankungen einsetzbar, da, ohne daß Nachstellarbeiten durchzuführen sind, der Riemen immer die richtige Spannung aufweist.

Dies hat den Vorteil, daß kleinere und damit auch billigere Lagerungen verwendet werden können, da auf­ grund der stets gleichbleibenden Riemenspannung keine erhöhten Trumkräfte auftreten können. Sehr von Vorteil ist weiterhin, daß keine Kontrolle der Riemenspannung erforderlich ist, was den Wartungsaufwand vermindert.

Die Riemenmontage kann auch an einem Ort mit anderen Klimabedingungen erfolgen. Weiterhin ist es von Vor­ teil, daß kleinere Riemenbreiten verwendet werden kön­ nen, da die rechnerische Auflegedehnung mit einem klei­ neren Sicherheitsfaktor beaufschlagt werden kann. Wei­ terhin ist es von Vorteil, daß sich das Dehnelement auf den Riementrieb stabilisierend (dämpfend) auswirkt.

In einer sinnvollen Ausführungsform ist das Dehnelement ein Stab.

Da sich in Abhängigkeit von der Breite und Dicke des Riemens eine bestimmte Zeitfunktion für die Dehnung bzw. Kürzung ergibt (der Grund hierfür liegt in der Diffusionsgeschwindigkeit des Wassers im Riemen), muß die Form und die Abmessung des Dehnelementes derart ge­ wählt werden, daß sich für die zu erwartenden Temperatur- und Feuchteveränderungen eine vergleichbare Zeitantwort (Zeitdehnverfahren) ergibt. Wenn die Form und die Abmessung des Dehnelementes richtig gewählt ist, so weicht die Riemendehnung kaum merklich von ihrem Nennwert ab.

Ein weiteres Erfindungsmerkmal bezieht sich auf die Auslegung der Länge des Dehnelementes sowie der Geometrie der Verstellvorrichtung (Lage des Dehnelemen­ tes, Hebelübersetzung usw.). Da sich auch der Elastizi­ tätsmodul des Riemens in Abhängigkeit von Lufttem­ peratur und -feuchte verändert, müssen die o. g. Abmes­ sungen so gewählt werden, daß nicht nur die Längenände­ rung, sondern auch gleichzeitig die Änderung des Ela­ stizitätsmoduls des Riemens kompensiert werden und so­ mit nahezu konstante Trum- und Lagerkräfte erreicht werden. Bei dieser Auslegung soll das Produkt aus Ela­ stizitätsmodul und Dehnung bei den verschiedensten Bedingungen in etwa konstant bleiben.

ln einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungs­ gemäßen Riementriebes ist ein Ende des Dehnelementes gehäusefest befestigt und das entgegengesetzte Ende greift an einem auslenkbaren Trägerkörper an, auf dem eine Rolle gelagert ist.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und den Figuren, die drei Ausführungs­ formen des erfindungsgemäßen Riementriebes zeigen.

Die Fig. 1 und 2 zeigen jeweils eine Ansicht auf die Vorderseite einer Brennkraftmaschine 5 mit einem erfin­ dungsgemäßen Riementrieb. Der Riementrieb besteht dabei aus einer antreibenden Rolle 6 und angetriebenen Rollen, nämlich einem Lüfterrad 7 und einer Rolle eines Zusatzaggregates 8.

Die Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform, bei der zwischen der antreibenden Rolle 6 und dem Lüfterrad 7 eine Spannvorrichtung angeordnet ist, die den Riemen 1 in der Weise spannt, daß er auch bei Temperatur- und Feuchteänderungen jeweils die richtige Spannung auf­ weist.

Die Spannvorrichtung weist dabei einen Trägerkörper 4 auf, der an einem Ende auslenkbar am Gehäuse der Brenn­ kraftmaschine 5 befestigt ist und am anderen Ende eine Spannrolle 9 lagert, auf der der Riemen 1 des Riemen­ triebes geführt ist. Je nach Auslenkung des Träger­ körpers 4 bzw. der Spannrolle 9 wird die Spannung des Riemens 1 erhöht oder erniedrigt. Am Trägerkörper 4 greift mittig zwischen der Spannrolle 9 und dem Befestigungspunkt 10 am Gehäuse ein Dehnelement 3 an. Dieses Dehnelement 3 ist an seinem anderen Ende am Ge­ häuse der Brennkraftmaschine befestigt.

Der Riemen 1 weist in sämtlichen Ausführungsformen gemäß der Fig. 1 bis 3 einen Polyamid-Zugstrang auf, wobei auch das Dehnelement 3 aus Polyamid hergestellt ist. Polyamid hat die Eigenschaft, daß es sich abhängig von der Lufttemperatur und -feuchte dehnt bzw. kürzt. Dadurch, daß das Dehnelement 3 auch aus Polyamid herge­ stellt ist, werden temperatur- und feuchtebedingte Änderungen der Riemenlänge aufgehoben.

Ist z. B. die Luftfeuchtigkeit derart groß, daß sich der Riemen 1 dehnt, so dehnt sich auch das Dehnelement 3 und verschiebt den Trägerkörper 4, auf dem die Spann­ rolle 9 gelagert ist, in eine Position, in der der Riemen 1 wieder optimal gespannt ist.

Die Form und die Abmessungen des Dehnelementes 3 müssen derart gewählt werden, daß das Dehnelement 3 Längenän­ derungen des Riemens 1 möglichst schnell und vollstän­ dig auffängt. Das Dehnelement 3 kann dabei z. B. ein Stab, wie in der Fig. 1 gezeigt, oder aber auch ein Rohr sein. Damit Längenänderungen des Riemens durch das Dehnelement 3 zeitgleich kompensiert werden können, weisen vorteilhafterweise das Dehnelement 3 und der Riemen 1 das gleiche Dehnverhalten über die Zeit auf.

Der Riementrieb gemäß der Fig. 2 ist ähnlich wie der der Fig. 1, nur daß hier das Dehnelement 3 nicht an einem Trägerkörper 4, sondern direkt am Zusatzaggregat 8 angreift, welches auslenkbar gelagert ist. Hierdurch wird gleichfalls bei einer Änderung der Länge des Dehn­ elementes 3 der Riemen 1 gespannt.

In der Fig. 3 ist eine Ausführungsform gezeigt, bei der der Riementrieb aus lediglich zwei Rollen 2 be­ steht, auf denen ein Riemen 1 geführt ist. Eine Rolle ist dabei auslenkbar gelagert, wobei die Auslenkung über ein Dehnelement 3 der schon beschriebenen Art er­ folgt.

An einem Beispiel sei erwähnt, wie vorteilhaft der erfindungsgemäße Riementrieb ist. Angenommen sei eine Erwärmung der Umgebungsluft im Riemenbereich von - 30°C auf + 70°C. Dies ergibt, unter Berücksichtigung des linearen Ausdehnungskoeffizienten für Polyamid, eine Riemendehnung von ca. 0,9 Prozent. Weiterhin sei ange­ nommen, daß sich die relative Luftfeuchtigkeit von 20 auf 90 Prozent erhöht. Dies ergibt eine Längung des Polyamid-Riemens von 2 bis 3 Prozent. Außerdem muß noch die Dehnung der Konsole berücksichtigt werden, auf der der Riementrieb angeordnet ist.

Da es üblich ist, den Riemen mit einer Auflegedehnung von ca. 2 Prozent aufzulegen, ist die Dehnung aufgrund der Luftfeuchtigkeit (2-3 Prozent) in derselben Größenordnung. Etwas niedriger ist hingegen die Dehnung aufgrund der Temperaturänderung. Da die Dehnung auf­ grund der Luftfeuchtigkeit in derselben Größenordnung wie die der Auflegedehnung ist, würde es ohne Kompen­ sation durch den erfindungsgemäßen Riementrieb leicht zum Abspringen des Riemens kommen können.

Claims (5)

1. Riementrieb mit einer antreibenden und zumindest einer angetriebenen Rolle (2) und einem Riemen (1), der zur Kraftübertragung auf den Rollen (2) geführt ist, wobei eine Rolle (2) über eine Spannvorrichtung aus­ lenkbar ist und die Spannvorrichtung einen Körper auf­ weist, der temperaturabhängige Längenänderungen aus­ führt, dadurch gekennzeichnet, daß der Riemen einen Polyamid- Zugstrang aufweist und der Körper ein Dehnelement (3) ist, welches aus Kunststoff, insbesondere aus Polyamid hergestellt ist.

2. Riementrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Dehnelement (3) ein Stab ist.

3. Riementrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Dehnelement (3) und der Riemen (1) das gleiche Zeitdehnverhalten bei Temperatur- und Feuchteveränderungen aufweist.

4. Riementrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Dehnelement (3) und die Geometrie der Verstellvorrichtung eine Änderung des Elastizitätsmoduls des Riemens (1) kompensiert.

5. Riementrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ende des Dehnelementes (3) gehäusefest befestigt ist und das entgegengesetzte Ende an einem auslenkbaren Trägerkörper (4) angreift, auf dem eine Rolle (2) gelagert ist.