DE4010928A1 - Automatischer riemenspanner - Google Patents
Automatischer riemenspannerInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen automatischen
Riemenspanner, mit einem Basisteil und einem in bezug
auf das Basisteil um eine gemeinsame Drehachse relativ
gegeneinander drehbaren Spannteil, wobei das Basisteil
oder das Spannteil mit einem Spannausleger verbunden
ist, einer mit dem Basisteil oder Spannteil verbundenen
Reibungsbuchse, einer auf der Reibungsbuchse
aufsitzenden und unter Erzeugung einer Gleitreibung um
die Achse der Reibungsbuchse drehbaren Federbuchse und
einer die Federbuchse und Reibungsbuchse umgebenden
Schraubenfeder, deren eines Ende an dem Basisteil und
deren anderes Ende an dem Spannteil gesichert ist und
die in einem axialen Bereich unter Erzeugung einer
Reibungskraft zwischen der Federbuchse und der
Reibungsbuchse gegen die Federbuchse anliegt.
Automatische Riemenspanner haben die Aufgabe in
Riementriebsystemen die zur Kraftübertragung notwendige
Riemenspannung über die gesamte Lebensdauer der Riemen
ohne Nachstellung konstant zu halten. Darüber hinaus
sollen automatische Riemenspanner für eine konstante
Lagerbelastung der anzutreibenden Aggregate sorgen und
Riemenschwingungen, die zu Schlupf und entsprechenden
Schlupfgeräuschen führen, dämpfen.
Ein automatischer Riemenspanner der eingangs erwähnten
Art ist aus der GB 21 02 097 A bekannt. Bei diesem
automatischen Riemenspanner wird eine Dämpfung von
Schwingbewegungen des Spannauslegers des Riemenspanners
dadurch erreicht, daß die Schraubenfeder so angeordnet
wird, daß sie im wesentlichen mit der ersten Windung an
dem dem Spannteil zugewandten Schraubenende im
wesentlichen punktförmig gegen die Federbuchse anliegt,
und dadurch zwischen der Federbuchse und der
Reibungsbuchse eine dämpfende Reibungskraft erzeugt.
Durch punktförmige Anlage der Schraubenfeder an die
Federbuchse kommt es in Umfangsrichtung der
Reibungsbuchse nur zu einer unsymmetrischen, nur auf
einen Teil des Umfangs beschränkten
Reibungskraftverteilung, so daß die mit derartigen
automatischen Riemenspannern erzielbaren
Dämpfungsmomente +/-15% der durch die Reimenspanner
ausgeübten Spannmomente nicht überschreiten.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen
automatischen Riemenspanner der eingangs erwähnten Art
vorzuschlagen, mit dem sich eine wesentlich wirksamere
Dämpfung von Riemenschwingungen erreichen läßt.
Der zur Lösung dieser Aufgabe vorgeschlagene
erfindungsgemäße Riemenspanner ist dadurch
gekennzeichnet, daß die Federbuchse axial geschlitzt
ist, und daß die Schraubenfeder die Federbuchse mit
einer vorbestimmten Anzahl von Windungen unter Erzeugung
einer gleichmäßigen radialen Schlingkraft umschlingt.
Durch diese erfindungsgemäße Lösung, bei der ein Teil
der Schraubenfeder ständig unter Ausübung einer
Schlingkraft die Federbuchse umschlingt und dadurch
unter in Umfangsrichtung gleichmäßiger Verteilung der
Reibungskraft zwischen der Federbuchse und der
Reibungsbuchse ein hohes Drehmoment erzeugt, wird eine
weitaus wirksamere Dämpfung mit Dämpfungsmomenten bis zu
±60% vom durch den automatisched Riemenspanner
ausgeübten Spannmoment erreicht.
Die Dämpfung ist besonders wirksam, wenn die die
Federbuchse umschlingenden Windungen in einem dem
Spannteil zugewandten Endbereich der Schraubenfeder
Liegen.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung kann
vorgesehen sein, daß die Schlingkraft der Windungen über
eine zwischen der Federbuchse und der Schraubenfeder
angeordnete, axial geschlitzte Schlingbuchse übertragen
wird, die gegen eine Verdrehung relativ zu dem Federring
gesichert ist und aus einem Material besteht, das einen
hohen Reibungskoeffizienten bei Paarung mit dem
Federmaterial aufweist. Durch eine solche Schlingbuchse,
die vorzugsweise aus Aluminium besteht, kann die
Schlingkraft sehr gleichmäßig auf die Federbuchse und
damit auf die Reibungsbuchse übertragen werden, wobei
durch den hohen Reibungskoeffizienten dafür gesorgt
wird, daß es nicht zu die Dämpfung mindernden
Relativbewegungen zwischen der Schraubenfeder und der
Schlingbuchse kommen kann. Die Schlingbuchse ist
zweckmäßig so ausgebildet, daß wenigstens eine ihrer
umlaufenden Randkanten entsprechend dem Verlauf der
umschlingenden Federwindungen geneigt ist und eine der
Ganghöhe der Schraubenfeder entsprechende Abstufung mit
einer im wesentlichen axial verlaufenden Stufenflanke
aufweist. Durch diese Ausbildung der Schlingbuchse wird,
indem der Schraubenfederstrang die Stufenflanke etwa
senkrecht schneidet, verhindert, daß der sich auf die
Schlingbuchse windende Strang der Schraubenfeder von der
Randkante der Schraubenfeder abrutschen kann.
Weitere vorteihafte Ausgestaltungsmöglichkeiten der
Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor. Die
Erfindung soll nun anhand eines Ausführungsbeispiels und
der sich auf dieses Ausführungsbeispiel beziehenden
beiliegenden Zeichnungen weiter erläutert und
beschrieben werden. Es zeigen:
Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel für einen
erfindungsgemäßen automatischen Riemenspanner
(teilweise geschnitten),
Fig. 2 eine Ansicht von dem erfindungsgemäßen
automatischen Riemenspanner gemäß der Fig. 1 in
einer Ansicht gemäß der Schnittlinie A-A von Fig.
1,
Fig. 3 die bei dem erfindungsgemäßen automatischen
Riemenspanner von Fig. 1 verwendete Schlingbuchse
in einer Seitenansicht,
Fig. 4 die in der Fig. 3 gezeigte Schlingbuchse in einer
Draufsicht,
Fig. 5 eine Darstellung zur Erläuterung des Prinzips der
Dämpfung bei einem herkömmlichen automatischen
Riemenspanner,
Fig. 6 eine Darstellung zur Erläuterung des Wirkprinzips
der Dämpfung bei einem automatischen
Riemenspanner nach der Erfindung, und
Fig. 7 eine Ansicht des erfindungsgemäßen Riemenspanners
aus der in Fig. 2 mit "X" gekennzeichneten
Richtung (ausschnittsweise).
In der Fig. 1 ist mit dem Bezugszeichen 1 ein Basisteil
bezeichnet, das über Befestigungslöcher 15 und 16 an
einem Maschinenelement ortsfest befestigt werden kann.
Auf dem Basisteil 1 ist ein Spannteil 2 drehbar
gelagert, das mit einem Spannausleger 2b verbunden ist,
der einen Hebel 14 und ein gegen einen zu spannenden
Riemen anlegbares Laufrad 13 aufweist. Ein solcher
Spannausleger könnte auch mit dem Basisteil verbunden
sein. Der Spannausleger 2b ist über eine Schraube 12 mit
dem Spannteil 2 verbunden. Mit 3 ist in der Fig. 1 eine
mit dem Basisteil 1 im vorliegenden Ausführungsbeipiel
einstückig ausgebildete, von einer Grundplatte 1a des
Basisteils vorstehende Reibungsbuchse bezeichnet. Der
äußere Durchmesser der Reibungsbuchse 3 verengt sich mit
dem Abstand zur Grundplatte 1a, während sich der
Innendurchmesser der Buchse 3 aufweitet. Durch diese
Formgebung ist eine leichte Entformbarkeit
gewährleistet, wenn das Basisteil 1 einstückig mit der
vorstehenden Reibungsbuchse 3 als Gußteil hergestellt
wird. Eine von einer Grundplatte 2a des Spannteils 2
vorstehende Hülse 24 mit einem Loch 23 um eine Drehachse
22 steht in die Reibungsbuchse 3 hinein, wobei zwischen
der Reibungsbuchse 3 und der Hülse 24 eine Lagerbuchse 7
aus einem zur drehbaren Lagerung der vorstehenden Buchse
24 auf der Lagerbuchse 7 geeigneten Material vorgesehen
ist. Nahe dem freien Endrand der Buchse 24 ist eine
ringförmige Ausnehmung 8 vorgesehen, in die ein mit der
Grundplatte 1a des Basisteils 1 verbundener
Befestigungsring 9 hineinsteht, wodurch das Basisteil 1
und das Spannteil 2 zusammengehalten werden. Die
Ringausnehmung 8 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel
dadurch gebildet, daß der obere Endrand der Buchse 24
bei der Herstellung des Riemenspanners umgebördelt wird.
Auf der äußeren Mantelfläche der Reibungsbuchse 3 sitzt
eine gegen die Reibungsbuchse 3 gleitend unter Erzeugung
einer Reibungskraft anliegende Federbuchse 4 auf, die
ein gegen die Grundplatte 2a des Spannteils anliegendes,
zu den Buchsenmantelflächen im wesentlichen senkrechtes,
einen Kragen bildendes Fußteil 4a aufweist, wobei das
Fußteil 4a in einem radial nach innen vorstehenden
Bereich eine ringförmige Ausnehmung aufweist, in die die
Reibungsbuchse 3 mit ihrem freien Ende hineinsteht. Die
Federbuchse 4 besteht vorzugsweise aus einem
Kunststoffmaterial, das ein Schmiermittel enthält. Auf
der Innenseite der Federbuchse sind in den Fig. 1 und 2
nicht sichtbare Schmiernuten für eine Einlaufschmierung
vorgesehen. Die Federbuchse 4 ist von einer
Schlingbuchse 6 umgeben, die im vorliegenden
Ausführungsbeispiel aus Aluminium besteht und sich axial
etwa über die Hälfte der Länge des axialen Teils der
Federbuchse erstreckt. Mit 5 ist eine zur Achse 22 im
wesentlichen koaxiale Schraubenfeder bezeichnet, deren
eines Strangende 10 gegen das Spannteil 2 und deren
anderes Strangende 11 gegen das Basisteil 1 abgestützt
ist. Die ersten beiden Windungen der Schraubenfeder an
ihrem dem Spannteil 2 zugewandten axialen Ende
umschlingen die Schlingbuchse 6, wobei die Windungen mit
ihrer zur Achse 22 weisenden Innenseite in
Umfangsrichtung gleichmäßig gegen die Schlingbuchse 6
anliegen. Der Außendurchmesser der Schlingbuchse im
Einbauzustand ist größer als der Innendurchmesser der
gegen die Schlingbuchse anliegenden Windungen der
Schraubenfeder, wenn die Feder vollständig freiliegend
einen Spannungszustand aufweist, der der minimalen
Vorspannung der Feder im Einbauzustand entspricht. Die
weiteren Windungen der Schraubenfeder 5 sind bis auf die
letzte, die Grundplatte 1a des Basisteils 1 berührende
Windung freiliegend.
Wie aus der Fig. 2 hervorgeht, weist die Federbuchse 4
einen in axialer Richtung verlaufenden durchgehenden
Schlitz 18 und die Schlingbuchse 6 einen sich in axialer
Richtung erstreckenden Ringausschnitt 19 auf. Die durch
den Ringausschnitt 19 gebildeten Ränder 20 und 21 der
Schlingbuchse stoßen gegen einen auf der äußeren
Mantelfläche der Federbuchse 4 vorgesehenen Vorsprung 17
an, wodurch die Schlingbuchse 6 gegen eine Verdrehung
relativ zu Federbuchse 4 gesichert ist.
Aus der Fig. 7 geht hervor, daß das Ende 10 der Feder 5
in ein in dem Spannteil 2 vorgesehenes Langloch 25
hineinsteht. Das Langloch 25 ist geneigt, so daß die
gespannte Feder 5 gegen das Fußteil 4a der Federbuchse
anliegt und die Federbuchse dadurch zwischen der Feder
und dem Spannteil eingeklemmt ist.
Wie insbesondere aus den Fig. 3 und 4, in denen die
Schlingbuchse 6 gesondert gezeigt ist, hervorgeht,
steigt die dem Basisteil 1 zugewandte Randkante der
Schlingbuchse 6 vom Rand 21 der Ausnehmung 19 zum Rand
20 der Ausnehmung 19 hin an, wobei der Anstieg der
Windungssteigung der Schraubenfeder und der erreichte
Höhenunterschied dem Ganghöhenunterschied der
Schraubenfeder über die Umfangslänge der Schlingbuchse
entspricht. Der Rand 20 wird von dem Strang der
Schraubenfeder etwa senkrecht geschnitten. Würde die dem
Basisteil 1 zugewandte Randkante der Schlingbuchse 3
nicht wie in der Fig. 3 gezeigt ausgebildet sein,
sondern zum Beispiel parallel zur gegenüberliegenden
Randkante verlaufen, so bestände die Gefahr, daß der
Strang der Schraubenfeder von der Randkante, die er dann
quer schneiden würde, abrutscht.
Im Betriebsfall ist die Feder 5 durch Verdrehung des
Spannteils 2 gegen das Basisteil 1 um die Achse 22
vorgespannt, so daß der mit dem Spannteil 2 verbundene
Spannausleger 2b auf einen Riemen, gegen den das Laufrad
13 des Spannauslegers 2a anliegt, eine Spannkraft
ausübt. Die Vorspannung der Feder ist so gewählt, daß
die Spannkraft auch dann noch ausreichend groß ist, wenn
sich der Riemen im Laufe der Betriebsdauer verlängert
hat, und der Spannausleger 2b dementsprechend unter
Verdrehung des Spannteils 2 und unter Verminderung der
Federspannung nachgeführt wurde. Dabei ist auch bei
minimaler Federspannung gesichert, daß die von den die
Schlingbuchse umgebenden Windungen ausgeübte
Schlingkraft eine ausreichend hohe Reibungskraft
zwischen der Federbuchse 6 und der Reibungsbuchse 3
erzeugt. Indem die gleichmäßig anliegenden Windungen
insbesondere für eine in Umfangsrichtung gleichmäßige
Reibungskraft sorgen, ist auch bei der kleinsten
Federspannung ein hohes Dämpfungsmoment gewährleistet,
das im vorliegenden Ausführungsbeispiel etwa ±40% vom
ausgeübten Drehmoment beträgt, so daß eine sehr wirksame
Dämpfung erreicht und ein Riemenflattern vermieden
werden kann. Zwischen den die Schlingbuchse
umschlingenden Windungen treten keine Relativbewegungen
auf, da die Reibung zwischen der Feder und der
Schlingbuchse stark im Vergleich zur Reibung zwischen
der Federbuchse und der Reibungsbuchse ist. Über den
Spannausleger 2b und das Spannteil 2 auf das dem
Spannteil zugewandte Ende der Feder 5 übertragene, durch
Bandflattern erzeugte Schwingbewegungen werden durch die
Reibung zwischen der Federbuchse 6 und der
Reibungsbuchse 3 wirksam gedämpft.
Anhand der Fig. 5 und 6 wird deutlich, warum durch die
Erfindungslösung eine wirksamere Dämpfung als bei einem
Treibriemenspanner nach dem Stand der Technik erzielt
wird. Wie in der Fig. 5 gezeigt ist, wurde bei einem
herkömmlichen Riemenspanner die Feder 105 so angeordnet,
daß die erste Windung nach dem Federende 110, auf
welches zu dämpfende, durch Riemenflattern erzeugte
Schwingbewegungen des Spannauslegers bzw. Spannteils 102
übertragen werden, nur in einem engen, in der Fig. 5
durch Pfeile angedeuteten Bereich gegen die Federbuchse
103 anliegt. Dadurch wird nur ein verhältnismäßig
geringes Dämpfungsmoment erzeugt. Bei der
erfindungsgemäßen Lösung gemäß der Fig. 6 ergibt sich
dagegen durch die Schlingkraft der Federwindungen der
Feder 205 eine im Umfangsrichtung gleichmäßige
Reibungskraft zwischen der Federbuchse 204 und der
Reibungsbuchse 203, die zu einem hohen Dämpfungsmoment
führt, das proportional zum Spannmoment ist und etwa bis
zu 60% vom Spannmoment betragen kann.
Die in den Fig. 1 bis 4, sowie in der Fig. 6 gezeigte
Schlingbuchse könnte auch einstückig mit der Federbuchse
hergestellt sein, wobei durch eine entsprechende
Materialauswahl gesichert sein muß, daß die
Reibungskraft zwischen der Feder und der Federbuchse
sehr hoch ist, so daß es im Schlingbereich nicht zu
Relativbewegungen zwischen der Feder uno der Buchse
kommen kann, und daß die Festigkeit des
Federbuchsenmaterials andererseits so hoch ist, daß die
auf die Federbuchse ausgeübten Schlingkräfte sich über
die Federbuchse möglichst gleichmäßig auf die
Mantelfläche der Reibungsbuchse verteilen.
Claims (14)
1. Automatischer Riemenspanner, mit einem Basisteil (1)
und einem in bezug auf das Basisteil um eine gemeinsame
Drehachse (22) relativ gegeneinander drehbaren Spannteil
(2), wobei das Basisteil oder das Spannteil mit einem
Spannausleger verbunden ist, einer mit dem Basisteil
oder Spannteil verbundenen Reibungsbuchse (3), einer auf
der Reibungsbuchse aufsitzenden und unter Erzeugung
einer Gleitreibung um die Achse der Reibungsbuchse
drehbaren Federbuchse (4) und einer die Federbuchse und
Reibungsbuchse umgebenden Schraubenfeder (5), deren
eines Ende an dem Basisteil und deren anderes Ende an
dem Spannteil gesichert ist und die in einem axialen
Bereich unter Erzeugung einer Reibungskraft zwischen der
Federbuchse und der Reibungsbuchse gegen die Federbuchse
anliegt, dadurch gekennzeichnet, daß die Federbuchse
axial geschlitzt ist, und daß die Schraubenfeder die
Federbuchse mit einer vorbestimmten Anzahl von Windungen
unter Erzeugung einer gleichmäßigen radialen
Schlingkraft umschlingt.
2. Riemenspanner nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die die Federbuchse umschlingenden
Windungen in einem dem Spannteil zugewandten Endbereich
der Schraubenfeder liegen.
3. Riemenspanner nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß die Schlingkraft der Windungen über
eine zwischen der Federbuchse und der Schraubenfeder
angeordnete geschlitzte Schlingbuchse (6) übertragen
wird.
4. Riemenspanner nach Anspruch 3, dadurch
gekennzeichnet, daß die Schlingbuchse gegen eine
Verdrehung relativ zur Federbuchse gesichert ist.
5. Riemenspanner nach Anspruch 4, dadurch
gekennzeichnet, daß die Schlingbuchse durch wenigstens
einen an der Federbuchse vorgesehenen Anschlag (17)
gesichert ist.
6. Riemenspanner nach einem der Ansprüche 3 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß der Außendurchmesser der
Federbuchse bzw. der Schlingbuchse im eingebauten
Zustand größer als der Innendurchmesser der
umschlingenden Windungen bei geringster Vorspannung der
Feder im eingebauten Zustand ist.
7. Riemenspanner nach einem der Ansprüche 3 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der
umlaufenden Randkanten der Schlingbuchse im wesentlichen
entsprechend dem Verlauf der Federwindung geneigt ist
und einen der Schraubenganghöhe ensprechenden Absatz
aufweist.
8. Riemenspanner nach einem der Ansprüche 3 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, daß die Schlingbuchse aus einem
Material mit einem hohen Reibungskoeffizienten bei
Paarung mit dem Federmaterial besteht.
9. Riemenspanner nach einem der Ansprüche 3 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, daß die Schlingbuchse aus einem
verhältnismäßig weichen Material besteht.
10. Riemenspanner nach Anspruch 9, dadurch
gekennzeichnet, daß die Schlingbuchse aus Druckguß
besteht.
11. Riemenspanner nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
dadurch gekennzeichnet, daß die Federbuchse auf ihren
der Reibungsbuchse zugewandten Mantelfläche
Schmierungsnuten aufweist.
12. Riemenspanner nach einem der Ansprüche 1 bis 11,
dadurch gekennzeichnet, daß die Federbuchse aus einem
Kunststoff besteht.
13. Riemenspanner nach einem der Ansprüche 1 bis 12,
dadurch gekennzeichnet, daß die Federbuchse aus einem
Schmiermittel enthaltenden Material besteht.
14. Riemenspanner nach einem der Ansprüche 1 bis 13,
dadurch gekennzeichnet, daß die Federbuchse (4) einen
Kragen (4a) aufweist, gegen den ein Ende der
Schraubenfeder (5) zur Anlage kommt.
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Legal Events
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8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: LITENS AUTOMOTIVE GMBH, 63571 GELNHAUSEN, DE |
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8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
D2 | Grant after examination | ||
8364 | No opposition during term of opposition |