DE4015269C1 - Vehicle IC engine belt tensioner - has tension lever pivoted on fixed axis with ramp cooperating with sprung piston - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Riemenspannvorrichtung, insbesondere zum Spannen des endlosen Treibriemens zum Antrieb der Hilfsaggregate eines Fahrzeugmotors gemäß den weiteren im Oberbegriff des Patentanspruches 1 angegebenen Merkmalen.

Eine Riemenspannvorrichtung der gattungsgemäßen Bauart ist aus der DE-OS 38 24 645 bekannt. Bei dieser Spannvorrichtung ist zwischen dem Spannhebel und einem am Lagergehäuse drehfest ge­ haltenen Rückhalteelement ein Freilauf mit Keilflächen vorge­ sehen, durch den die Rückstellbewegungen des Spannhebels ge­ sperrt werden.

Die ausschließlich mechanisch wirkende Sperre hat den Nachteil, daß infolge von plötzlichen Laständerungen auftretenden höheren Riemenspannkräften die Rückstellung des Spannhebels abrupt ge­ sperrt wird, wodurch zeitweise übermäßig hohe Riemenspannkräfte im Riementrieb auftreten können.

Des weiteren ist aus der DE-PS 8 49 938 eine Spannvorrichtung für einen Kettentrieb zum Antrieb der Nockenwelle einer Brenn­ kraftmaschine bekannt, bei der die Rückstellbewegungen der Spannrolle hydraulisch gedämpft werden. Dabei ist die hydrau­ lische Dämpfung so ausgelegt, daß bei einem auftretenden Dämp­ fungsvorgang Hydraulikmittel verbraucht wird, weshalb die Spannvorrichtung an den Schmierölkreis des Motors angeschlossen ist.

Von Nachteil ist hierbei, daß infolge von Schwankungen des Schmieröldruckes keine gleichmäßige Vorspannung der Steuerkette möglich ist.

Ferner ist aus der DE-OS 38 29 479 eine Spannvorrichtung mit einer in der Art einer Drehflügelkolbenanordnung ausgebildeten hydraulischen Bremse zur Dämpfung der Rückstellbewegungen des Spannriemens bekannt.

Weiterhin zeigt die DE-OS 31 04 201 eine Spannvorrichtung mit einem Spannhebel und einer Spannrolle, bei der die Vorspannkraft von einer auf der Schwenkachse des Spannhebels angeordneten Tel­ lerfederpaket erzeugt und auf den Spannhebel über Keilflächen übertragen wird.

Schließlich ist aus der DE-GM-88 04 668 eine Spannvorrichtung für einen Zahnriemen bekannt, bei welcher der Spannhebel an einem Zylinder angelenkt ist, von dem aus über eine Spannfeder die Vorspannkraft für den Spannriemen aufgebracht wird, der ferner zwei als Hydraulikkammern zur Dämpfung der Rückstellbe­ wegungen aufweist und der außerdem noch zwei mit Keilflächen versehene Ringe zur Nachstellung des Spannhebels zum Ausgleich von bleibenden Dehnungen im Spannriemen besitzt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die gattungsgemäße Riemenspannvorrichtung so zu gestalten, daß neben der Einhal­ tung einer vorgegebenen Riemenvorspannung eine hydraulische Dämpfung der Rückstellbewegungen des Spannhebels bei weitgehend unabhängiger Versorgung des hydraulischen Dämpferkreises von der Brennkraftmaschine erreicht wird.

Die Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.

Der erfindungsgemäße Einsatz eines Druckzylinders als hydrau­ lische Bremse hat den Vorteil, daß die Rückstellbewegung des Spannhebels bis zu einem einstellbaren Rückstellkraftwert ganz gesperrt werden kann und diese Sperre erst bei Überschreiten des eingestellten Grenzwertes aufgehoben wird. Dabei wird der für die Sperre maßgebende Grenzwert so hoch festgelegt, daß bei der dadurch möglichen zeitweiligen Erhöhung der Riemenspannung der Riemen und die von diesem beaufschlagten Aggregate keine Schäden durch Überbeanspruchung erleiden. Bei den Rückstellbe­ wegungen handelt es sich in der Regel um solche, die durch Diskontinuitäten in der Riemenlaufgeschwindigkeit auftreten, die beispielsweise durch Zu- oder Abschalten der durch den Riemen miteinander verbundenen Aggregaten ausgelöst werden können. Bei der Ausbildung der hydraulischen Bremse als kraft­ begrenzende Sperre für eine Spannhebelrückstellbewegung ist ein Rückfedern erst bei Überschreiten der eingestellten maximalen Riemenspannkraft möglich, wodurch Spannhebel- Rückfederungsschwingungen bei unterhalb des eingestellten Grenzwertes gar nicht entstehen können und damit auch nicht in der sonst erforderlichen Weise gedämpft werden müssen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt.

Es zeigt

Fig. 1 Einen Längsschnitt durch eine Spannvorrichtung nach der Linie I-I in Fig. 2,

Fig. 2 einen Schnitt durch die Spannvorrichtung nach Linie lI-II in Fig. 1,

Fig. 3 eine Abwicklung der Keilflächen des Spannhebels der Spannvorrichtung,

Fig. 4 einen Längsschnitt durch eine alternative Aus­ führung einer Spannvorrichtung.

Die Spannvorrichtung besteht aus einem festen mit dem Motorge­ häuse verbundenen Gehäuse 1 und einem in diesem Gehäuse schwenkbar gelagerten Spannhebel 2 mit einer an dessen freiem Ende gelagerten Spannrolle 3 zur Anlage an den zu spannenden nicht dargestellten Spannriemen. Die schwenkbare Lagerung des Spannhebels 2 in dem Gehäuse 1 ermöglichen Wälzlager 4. Zur Demontage des Spannhebels 2 von dem Gehäuse 1 ist die an einem fest mit dem Gehäuse 1 verbundenen Bolzen angreifende Mutter 6 zu lösen.

Die Kraft zum Vorspannen des Riemens wird dem Spannhebel 2 über eine sich in dem Gehäuse 1 abstützende Spiralfeder 7 aufgege­ ben. Diese Spiralfeder 7 hat in erster Linie die Aufgabe, den Riemen in einen bestimmten, durch die Auslegung der Feder vor­ bestimmten Spannungszustand zu versetzen und diesen auch bei einer Längung des Riemens im wesentlichen gleichbleibend auf­ rechtzuerhalten. Bei der Längung des Riemens kann es sich um eine bleibende, oder auch nur um eine temporäre, beispielsweise temperaturbedingte Längung handeln. Kräfte aus Rückstellbewe­ gungen des Spannhebels, die aus einer Riemenverkürzung oder diskontinuierlicher Riemengeschwindigkeit herrühren können, werden dagegen bis zu einer voreinstellbaren maximalen Riemen­ spannung nicht als Gegenkraft auf die Spiralfeder 7 wirksam. Der maximal zulässige Wert der Riemenspannung liegt oberhalb der von der Spiralfeder 7 erzeugten maximalen Spannkraft. Da­ durch ist sichergestellt, daß der Riemen während einer vorge­ gebenen Laufzeit keinen Schaden nehmen kann. Der diskontinu­ ierliche Rückstellkräfte auslösende Lauf des Riemens kann beispielsweise durch Zu- und Abschalten der durch den Riemen angetriebenen Hilfsaggregate verursacht sein.

Erreicht wird eine solche teilweise Entlastung der Spiralfeder 7 von riemenbetriebsbedingten Rückstellbewegungen durch eine hydraulische Bremseinrichtung, die aus einem oder mehreren Hy­ draulikzylindern besteht.

Bei der Ausführung nach den Fig. 1 bis 3 sind insgesamt drei Druckzylinder 8 vorgesehen. Diese Druckzylinder sind um die Schwenkachse des Spannhebels 2 gleichmäßig verteilt angebracht. Sie setzen sich zusammen aus in das Gehäuse 1 fest eingeformten Zylindern 9 und darin längsverschiebbaren Kolben 10. Die Verschieberichtung der Kolben 10 ist parallel zur Richtung der Schwenkachse des Spannhebels 2. Vorgespannt durch je eine in den Zylindern 9 befindliche Feder 11 liegen die Druckzylinder 8 an einer jedem der drei Druckzylinder 8 zugeordneten Keilfläche 12 des Spannhebels 2 an. Die Keilflächen 12 sind dabei Be­ standteil eines Ringes 13, der fest mit dem Spannhebel verbun­ den ist und eine Lage koaxial zur Schwenkachse des Spannhebels 2 besitzt. Die Verbindung des Ringes 13 mit dem Spannhebel 2 kann beispielsweise durch Kleben oder Schweißen erfolgen. Ge­ neigt sind die Keilflächen 12 gegenüber der Schwenkebene des Spannhebels 2 und zwar derart, daß die Kolben 10 bei einer Rückstellbewegung des Spannhebels 2 in die Zylinder 9 hinein­ geschoben werden. Die Keilflächen 12 haben den Zweck, die bei einem Rückstellen des Spannhebels auftretende Schwenkbewegung in eine translatorische Bewegung in Richtung der Druckzylinder 8 umzuwandeln.

Die Druckzylinder 8 sind derart hydraulisch beaufschlagt, daß sie erst bei Überschreiten eines vorgebbaren Kraftwertes in die Zylinder 9 hineingeschoben werden können. Dadurch wirken die Druckzylinder 8 bis zum Erreichen dieses einstellbaren Grenz- Kraftwertes als Sperre gegen Rückstellbewegungen des Spannhe­ bels 2, die beispielsweise durch dynamische Kraftwechsel in­ nerhalb des laufenden Riemens ausgelöst werden können. Keine solche Sperre besteht dagegen für Bewegungen der Kolben 10 aus den Zylindern 9 heraus, die durch die jeweilige Kraft der Fe­ dern 11 ausgelöst werden. Auf diese Weise ist sichergestellt, daß bei einer durch die Spiralfeder 7 bedingten Zustellbewe­ gungen des Spannhebels 2 die Kolben 10 stets an den sich mit dem Spannhebel 2 um dessen Schwenkachse drehenden Keilflächen 12 in Angriff bleiben. Ein stetes Anliegen der Kolben 10 an den Keilflächen 12 ist notwendig, um zu jeder Zeit Rückstellbewe­ gungen des Spannhebels spielfrei an den Druckzylindern aufneh­ men und gegebenenfalls sperren zu können.

Um die vorbeschriebene hydraulische Funktion erfüllen zu kön­ nen, sind die Druckzylinder 8 wie folgt aufgebaut.

Zwischen einem Kolben 10 und dem jeweils zugehörigen Zylinder 9 befindet sich eine volumenveränderbare, mit Hydraulikflüssig­ keit auffüllbare Druckkammer 14. Durch ein Hineinschieben des Kolbens 10 in den Zylinder 9 wird diese Druckkammer 14 jeweils verkleinert und durch Hinausschieben des Kolbens 10 aus dem Zylinder 9 umgekehrt vergrößert. Entsprechend der Volumenver­ änderung strömt dabei Hydraulikflüssigkeit in die Druckkammer 14 ein oder aus. Der Zu- und Abstrom der Hydraulikflüssigkeit in die Druckkammer 14 hinein bzw. aus dieser heraus wird je­ weils durch ein Einwegeventil gesteuert, wobei ein Einwegeven­ til 15 den Flüssigkeitsabfluß und ein Einwegeventil 16 den Flüssigkeitszustrom steuert.

Die Schließdrücke beider Einwegeventile 15, 16 sind unter­ schiedlich ausgelegt. Damit der Kolben 10 jeweils ungehindert bei Zustellbewegungen des Spannhebels 2 an der jeweiligen Keilfläche 12 in Eingriff bleiben kann, d. h. aus dem Zylinder 9 herauswandern kann, besitzt das Zuström-Einwegeventil 16 ei­ nen möglichst geringen nahezu bei Null liegenden Schließdruck. Dagegen ist beim Abström-Einwegeventil 15 dessen Schließdruck maßgebend für die Sperrwirkung des jeweiligen Druckzylinders 8. Der Schließdruck des Abström-Einwegeventils 15 ist deshalb so groß ausgelegt, daß sämtliche vorhandenen Druckzylinder ge­ meinsam eine Rückstellbewegung des Spannhebels 2 bis zu dem vorgegebenen Kraftgrenzwert tatsächlich sperren.

Die durch die Einwegeventile 15 und 16 zu- bzw. abströmende Hydraulikflüssigkeit beaufschlagt außerhalb der Druckkammer 14 einen gemeinsamen, gegebenenfalls an einen Vorratsbehälter an­ geschlossenen Flüssigkeitsraum 17. Dabei ist es ohne Bedeutung, wo und wie die Einwegeventile 15 und 16 an der Druckkammer 14 angebracht sind. Es können die Einwegeventile 15 und 16 sogar zu einem in Zu- und Abströmrichtung unterschiedlich wirkenden einzigen Ventil zusammengefaßt sein. Bei dem Ausführungsbei­ spiel nach den Fig. 1 bis 3 wird der Flüssigkeitsraum 17 von einzelnen untereinander verbundenen Kanälen gebildet, die wie­ derum mit einem geschlossenen Innenraum 18 des Kolbens 10 ver­ bunden sind. Der Grund für diese spezielle Ausführungsform ist ausschließlich das Bestreben nach einer raumsparenden Unter­ bringung der Einwegeventile 15 und 16. In funktioneller Ein­ sicht könnte das Einwegeventil 15 genauso gut direkt neben dem Einwegeventil 16 angeordnet sein, wodurch der Füssigkeitsraum 17 eine einfach geformte Kammer sein könnte. Ein Anschluß an einen Hydraulikflüssigkeitsvorratsbehälter erfolgt über den Anschluß 19.

Die Spannvorrichtung in der Ausführung nach Fig. 4 arbeitet grundsätzlich nach dem gleichen Prinzip wie die zuvor be­ schriebene Einrichtung. Ein Unterschied besteht lediglich dar­ in, daß hier ein zentral in der Schwenkachse des Spannhebels 2 angeordneter Druckzylinder 20 die Funktion der bei dem voraus­ gegangenen Beispiel drei Druckzylinder 8 übernimmt.

Der Kolben 21 des zentralen Druckzylinders 20 ist in dem Ge­ häuse 1 drehfest längsverschieblich gelagert. An der dem Ring 13 mit den Keilflächen 12 des Spannhebels 2 zugewandten Seite ist in den Kolben 21 ein Druckstück 22 fest eingesetzt, mit dem der Kolben 21 in die Keilflächen 12 des Spannhebels 2 über entsprechend geformte Flächen gleitfähig eingreift.

Der Hydraulik-Flüssigkeitsraum 17 besitzt zwischen dem orts­ festen Gehäuse 1 und dem verschiebbar gelagerten Kolben 21 eine an beiden Teilen dichtend angebrachte flexible Membranwand 23.

Claims (2)

1. Riemenspannvorrichtung, insbesondere zum Spannen des end­ losen Treibriemens zum Antrieb der Hilfsaggregate eines Fahr­ zeugmotors, mit einem auf einer ortsfesten Achse schwenkbar gelagerten Spannhebel mit einer Spannrolle, die von einer am Spannhebel angreifenden Feder unter Vorspannung am Treibriemen anliegt, wobei am Spannhebel zumindest eine dessen Schwenkachse umgreifende und gegen dessen Schwenkebene geneigte Keilfläche vorgesehen ist, an der eine entsprechende Keilfläche eines ge­ genüber dem Spannhebel drehfesten Rückhalteelementes anliegt, dadurch gekennzeichnet,
daß das Rückhalteelement von mindestens einer hydraulischen Zylinder/Kolben-Anordnung mit in Richtung der Schwenkachse des Spannhebels (2) verschiebbarem Kolben (10, 21) gebildet ist, daß der mindestens eine Kolben (10, 21) von einer Feder (11) gegen die mindestens eine Keilfläche (12) am Spannhebel (2) gedrückt wird,
und daß vom Kolben (10, 21) und vom Zylinder (9, 20) eine Druck­ kammer (14) eingeschlossen ist, welche zusammen mit einem über Kanäle angeschlossenen Vorratsbehälter einen geschlossenen Hy­ draulikkreis bildet, wobei in die Druckkammer (14) über ein Einwegeventil (16) Hydraulikflüssigkeit zu- und über ein Ein­ wegeventil (15) abführbar ist, und wobei der Öffnungsdruck des die Abströmung der Hydraulikflüssigkeit aus der Druckkammer (14) steuernden Einwegeventils (15) einen Rückstellkraftgrenz­ wert des Spannhebels (2) bestimmt, bis zu dem die Zylin­ der/Kolben-Anordnung eine Rückstellbewegung sperrt.

2. Riemenspannvorrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Zylinder (8) um die Schwenkachse des Spannhebels (2) verteilt angeordnet sind, die an jeweils einer zugeordneten Keilfläche (12) des Spannhebels (2) angreifen.