DE4017630A1 - Einrichtung zum spannen eines endlos-transmissionselements - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Span­ nen eines Endlos-Transmissionselements, wie eines Riemens, eines Zahnriemens oder einer Kette einer Antriebseinheit, mit einer Rolle, die an dem Transmissionselement anliegt und die an einer Schwinge gelagert ist, die eine Feder in Richtung auf den Transmissionselement beaufschlagt.

Antriebseinheiten, die mit Riemen, Zahnriemen, Ketten oder dgl. arbeiten, werden beispielsweise im Automobilbau, aber auch in einer Vielzahl von weiteren Anwendungsfällen ein­ gesetzt. Die Endlos-Transmissionselemente müssen dabei mit einer bestimmten Mindestkraft gespannt werden. Insbesonde­ re für Flachriemen bzw. Keilrippenriemen, aber auch für andere Riemen oder Ketten werden hierzu Spannsysteme ein­ gesetzt, die im wesentlichen folgenden Aufbau haben: Eine Rolle, die das Transmissionselement, wie den Riemen führt, ist an einem Hebel bzw. einer Schwinge gelagert. Dieser Hebel bzw. diese Schwinge ist entweder direkt bei­ spielsweise am Motorblock oder an einer Grundplatte gela­ gert, die dann am Motorblock oder dgl. befestigt ist. Ferner sind ein Federelement, das z. B. eine Zugfeder, eine Druckfeder oder eine auf Drehung beanspruchte Feder auf­ weisen kann, das den Hebel bzw. die Schwinge vor­ spannt, sowie ein Dämpferelement, das Schwingungen des Spannsystems minimieren soll, vorgesehen. Weiterhin weist das Spannsystem Lager-, Führungs- und Spannelemente auf.

Derartige Spannsysteme sollen nicht nur eine konstante Vorspannung im Riemen bzw. der Kette erzeugen, sondern auch die Längenänderungen und insbesondere Dehnungen des Riemens ausgleichen, die eine Funktion der Einsatzzeit des Riemens sowie der Umgebungstemperatur sind. Insbesondere soll der Dämpfer Schwingungen und ins­ besondere Schwingungen des Spannhebels selbst dämpfen.

Dabei stellt bei bekannten Spannsystemen der Dämpfer, der häufig ein Gasdruckdämpfer ist, das bei weitem teuerste Bauteil dar, das die - gerade für Automobilbau-Verhältnis­ se vergleichsweise hohen - Gesamtkosten des Spannsystems wesentlich bestimmt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zum Spannen eines Endlos-Transmissionselements, wie bei­ spielsweise eines Riemens eines Riementriebs anzugeben, deren Herstellkosten deutlich unter den Herstellkosten der vorstehend beschriebenen Spannsystemen liegt.

Eine erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist im An­ spruch gekennzeichnet.

Überraschenderweise kann diese Aufgabe dadurch gelöst werden, daß weiterhin von einer Einrichtung zum Spannen eines Endlos-Transmissionselements, wie eines Riemens, eines Zahnriemens oder einer Kette einer Antriebseinheit, mit einer Rolle, die an dem Transmissionselement anliegt und die an einer Schwinge gelagert ist, die eine Feder in Richtung auf den Transmissionselement beaufschlagt, ausge­ gangen, und diese Einrichtung dadurch weitergebildet wird, daß eine Sperreinheit vorgesehen ist, die einen Rückhub der Schwinge verhindert.

Erfindungsgemäß ist statt des Dämpfer-Elementes, das die Schwingungen des Riemenspannhebels unterbinden soll, eine als Rückhubsperre dienende Sperreinheit vorgesehen, die sehr einfach und damit kostengünstig in der Herstellung aufgebaut sein kann. Damit kann sich der Spannhebel, vor­ belastet durch eine Feder, nur noch in eine Richtung bewe­ gen. Eine auftretende "Schwingung" wird damit zur nichtum­ kehrbaren Bewegung reduziert.

Durch den Ersatz des Dämpfers durch eine Sperreinheit ergibt sich eine starke technische Vereinfachung, durch die wenigstens 20 bis 30% der Herstellungskosten einer Antriebseinheit eingespart werden können. Darüberhinaus kann die Baugröße gegenüber bekannten Systemen reduziert werden.

Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet:

Gemäß Anspruch 2 erlaubt die Sperreinheit einen Rückhub bis zu einer bestimmten Rückfeder-Stellung; bei Über­ schreiten einer bestimmten Stellung der Schwinge wird dann eine neue Rückfeder-Stellung einstellt. Je nach Ausführung der Sperreinheit kann dadurch der Einrichtung zum Spannen eines Endlos-Transmissionselements eine gewisse Elastizi­ tät gegeben werden, so daß nicht bereits kleine Auslenkun­ gen zu einer dauerhaften Erhöhung der Vorspannung bzw. Längung beispielsweise eines Riemens führen.

Im Anspruch 3 ist eine einfache Ausbildung der Sperrein­ heit gekennzeichnet, durch die diese Eigenschaft der Sper­ reinheit in technisch einfacher Weise und damit kostengün­ stig realisiert werden kann: Hierzu weist die Sperreinheit wenigstens ein Rastelement auf, das in eine Verzahnung eingreift.

Dabei ist es von besonderem Vorteil, wenn die Verzahnung keilförmige Abschnitte aufweist, da dann ein "weicher" Übergang von einer Raststellung zur nächsten gewährleistet ist.

Hierzu trägt ferner die im Anspruch 5 angegebene Ausbil­ dung bei, gemäß der das Rastelement ein Raststift, ein Rasthacken, eine Kugelraste oder eine Ringraste ist.

Eine alternative Ausbildung der Sperreinheit ist im An­ spruch 6 angegeben: Bei dieser Ausbildung ist die Sperre­ inheit ein federvorgespannter Reibkeil, der an einer zy­ lindrischen Fläche an der Schwinge anliegt.

In jedem Fall ist es von Vorteil, wenn gemäß Anspruch 7 die Sperreinheit in dem Innenbereich der als Zug- oder Druckfeder ausgebildeten Feder angeordnet ist, da hier­ durch die Baugröße der erfindungsgemäß ausgebildeten Ein­ richtung weiter reduziert werden kann.

Hierzu dient auch die im Anspruch 8 angegebene Ausbildung, gemäß der die Sperreinheit in die Abdeckung der Feder integriert ist, oder die Ausbildung gemäß Anspruch 9. gemäß der die Sperreinheit zwischen der Schwinge und einer Grundplatte, an der die Schwinge gelagert ist, angeordnet ist.

Bei neu entwickelten Riemen, die auf dem Grundwerkstoff Kevlar anstelle von beispielsweise Polyester basieren, ist die Länge des Riemens bei unterschiedlichen Temperaturen praktisch konstant. Damit ist es bei derartigen Riemen nicht erforderlich, irgendwelche Maßnahmen zum Ausgleich der Längenänderung des Riemens im Einsatz-Temperaturbe­ reich vorzusehen. Aber auch bei vielen Einsatzfällen für Riemen, die aus Polyester oder ähnlichen Werkstoffen be­ stehen, sind Maßnahmen zur Temperaturkompensation nicht erforderlich:

Mit zunehmender Temperatur verkürzen sich Riemen, die beispielsweise aus Polyester als Grundwerkstoff herge­ stellt sind. Durch die Riemenverkürzung erhöht sich zwar die Vorspannung. In der Regel ist aber eine gewisse Über­ spannung der Riemen völlig unbedenklich.

Weiterhin ist folgendes zu berücksichtigen: Bei herkömm­ lichen Spannsystemen wird mit sehr hohen Vorspannung gear­ beitet, um Schwingungen zu unterdrücken. Da derartige Schwingungen bei einer erfindungsgemäßen Einrichtung prin­ zipiell nicht auftreten können, erübrigt sich diese über höhte Spannung bei einer erfindungsgemäßen Einrichtung.

Sollte es im Einzelfall erforderlich sein, die Längenände­ rung des Riemens aufgrund von Umgebungstemperaturänderun­ gen zu kompensieren, ist es möglich, die Schwinge, die Sperreinheit und/oder die Grundplatte wenigstens teilweise aus Werkstoffen herzustellen, deren Ausdehnungskoeffizient so gewählt ist, daß die Temperaturausdehnung der Schwinge, der Sperreinheit und der Grundplatte die durch eine Tempe­ raturänderung verursachte Längenänderung des Riemens kom­ pensiert. Geeignete Werkstoffe sind beispielsweise Bime­ talle im Bereich der Schwinge oder dgl.

Die Erfindung wird nachstehend ohne Beschränkung des all­ gemeinen Erfindungsgedankens anhand von Ausführungsbei­ spielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung exemplarisch beschrieben, auf die im übrigen bezüglich der Offenbarung aller im Text nicht näher erläuterten erfindungsgemäßen Einzelheiten ausdrücklich verwiesen wird. Es zeigen

Fig. 1a bis 1c eine Aufsicht und Schnitte durch ein erstes Ausführungsbeispiel,

Fig. 2a bis 2d eine Aufsicht und Schnitte durch ein zweites Ausführungsbeispiel,

Fig. 3a bis 3c eine Aufsicht und Schnitte durch ein drittes Ausführungsbeispiel, und

Fig. 4a und 4b eine Aufsicht und einen Schnitt durch ein viertes Ausführungsbeispiel.

In den Figuren ist ohne Beschränkung der allgemeinen An­ wendbarkeit ein Riementrieb dargestellt. Selbstverständ­ lich kann die erfindungsgemäße Ausbildung auch bei anderen Antriebseinheiten, wie beispielsweise Kettentrieben einge­ setzt werden.

Fig. 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem eine Rolle 1 zur Führung eines nicht dargestellten Riemens an einer Schwinge 2 gelagert ist, die wiederum mittels einer einfachen Lagerung, z. B. einem Gleitlager 6 an einer Grundplatte 5, die eine getrennte Platte oder ein Teil beispielsweise eines Motorblocks sein kann, gelagert ist. Die Schwinge 2 ist durch eine Feder 3, die je nach Riemenführung eine Zug- oder Druckfeder ist, derart be­ lastet, daß der Riemen vorgespannt ist. Ferner ist eine Rückhubsperre 4 vorgesehen, die einen Rückhub der Schwinge 2 verhindert.

Diese Rückhubsperre ist in Fig. 1b und 1c in zwei Ausfüh­ rungsformen näher dargestellt, die einen Schnitt bei A-A der Schwinge 2 zeigen. Die Rückhubsperre 4 weist mehrere (bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel drei) Raststifte 7 auf, die in eine - bei den zwei Ausführungsformen unter­ schiedliche - Verzahnung 8 an der Schwinge 2 eingreifen. Bei einer Schwenkbewegung der Schwinge 2 um die Achse des Gleitlagers 6 kommen nacheinander die drei Raststifte 7 in Anlage an einer Flanke der Verzahnung 8, so daß eine Rück­ bewegung der Schwinge 2 verhindert wird. Der Abstand der einzelnen Flanken der Verzahnung und der Abstand der Rast­ stifte bestimmt den Schwenkwinkel der Schwinge 2, nach dessen Überschreiten eine neue Raststellung erreicht wird, die einen Rückhub verhindert. Durch geeignete Bemessung der einzelnen Größen, wie beispielsweise der Abstand der Rast­ stifte und/oder der Verzahnung, kann die Sperr-Charakteri­ stik der als Sperreinheit dienenden Rückhubsperre 4 einge­ stellt werden.

Fig. 2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfin­ dung, das sich von dem in Fig. 1 dargestellten Ausfüh­ rungsbeispiel im wesentlichen nur in der Ausbildung der Sperreinheit unterscheidet, die in eine Abdeckung 9 der Feder 3 integriert ist. Deshalb ist die Einrichtung zum Spannen eines Riemens nur zum Teil dargestellt; im übrigen bezeichnen in sämtlichen folgenden Figuren gleiche Bezugs­ zeichen gleiche oder äquivalente Elemente wie in Fig. 1, so daß auf eine neuerliche Beschreibung verzichtet wird.

In den Fig. 2b bis 2d, die den von einem Kreis in Fig. 2a eingeschlossenen Bereich vergrößert darstellen, sind mög­ liche Ausführungsformen der Rückhubsperre 4 dargestellt: Insbesondere zeigt Fig. 2b eine Ausführungsform, bei der ein Rasthaken 10 an einem Teil der zweigeteilten Abdeckung 9 in eine Verzahnung an dem anderen Teil der Abdeckung eingreift, so daß sich in ähnlicher Weise wie in Fig. 1 eine Sperrcharakteristik ergibt, die eine gewisse Elastizi­ tät aufweist, so daß nicht bereits kleine Auslenkungen zu einer dauerhaften Erhöhung der Vorspannung bzw. Längung des Riemens führen.

Bei der in Fig. 2c dargestellten Ausführungsform wird anstelle eines Rasthakens eine Kugelraste 11 verwendet, während bei der in Fig. 2c dargestellten Ausführungsform eine Ringraste 12 eingesetzt wird.

Fig. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem die Sperr­ einheit bzw. die Rückhubsperre 4 in den Innenbereich der Zug- bzw. Druckfeder gelegt ist. Ähnlich wie bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel besteht die Rück­ hubsperre 4 aus zwei Teilen 41 und 42, von denen eines ein Rastelement und das andere ein Gegenelement trägt.

In den Fig. 3b und 3c, die den von einem Kreis in Fig. 3a eingeschlossenen Bereich vergrößert darstellen, sind mög­ liche Ausführungsformen des Rastelements und des Gegenele­ ments dargestellt:

Bei der in Fig. 3b dargesteilten Ausführungsform greift ein Rasthaken 10 an dem Teil 41 in eine Verzahnung an dem Teil 42 ein, während bei der in Fig. 3c dargestellten Aus­ führungsform eine Kugelraste 11 verwendet wird.

Fig. 4 zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel der Erfin­ dung, bei dem als Rückhubsperre 4 ein mittels einer Feder 14 vorgespannter Reibkeil 13 verwendet wird (Fig. 4a).

Wie der in Fig. 4b dargestellte Schnitt durch die Einrich­ tung zum Spannen eines Riemens zeigt, wird bei diesem Ausführungsbeispiel zur Beaufschlagung der Schwinge 2 eine drehbeanspruchte Feder 3 verwendet.

Vorstehend ist die Erfindung anhand von Ausführungsbei­ spielen ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedan­ kens und der allgemeinen Anwendbarkeit der Erfindung auf die unterschiedlichsten Antriebssysteme beschrieben wor­ den.

Claims (10)

1. Einrichtung zum Spannen eines Endlos-Transmissionsele­ ments, wie eines Riemens, eines Zahnriemens oder einer Kette einer Antriebseinheit, mit einer Rolle, die an dem Transmissionselement anliegt und die an einer Schwinge gelagert ist, die eine Feder in Richtung auf den Transmi­ ssionselement beaufschlagt, dadurch gekennzeichnet, daß eine Sperreinheit vorgesehen ist, die einen Rückhub der Schwinge verhindert.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperreinheit einen Rückhub bis zu einer bestimmten Rückfeder-Stellung erlaubt, und bei Überschreiten einer bestimmten Stellung der Schwinge eine neue Rückfeder-Stellung einstellt.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperreinheit wenigstens ein Rastelement aufweist, das in eine Verzahnung ein­ greift.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzahnung keilförmige Abschnitte aufweist.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Rastelement ein Raststift, ein Rasthacken, eine Kugelraste oder eine Ringraste ist.

6. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperreinheit ein federvor­ gespannter Reibkeil ist, der an einer zylindrischen Fläche an der Schwinge anliegt.

7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperreinheit in dem In­ nenbereich der als Zug- oder Druckfeder ausgebildeten Feder angeordnet ist.

8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperreinheit in die Abdek­ kung der Feder integriert ist.

9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperreinheit zwischen der Schwinge und einer Grundplatte, an der die Schwinge gela­ gert ist, angeordnet ist.

10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwinge, die Sperreinheit und/oder die Grundplatte wenigstens teilweise aus Werk­ stoffen bestehen, deren Ausdehnungskoeffizient so gewählt ist, daß die Temperaturausdehnung der Schwinge, der Sperr­ einheit, der Rolle und der Grundplatte die durch eine Temperaturänderung verursachte Längenänderung des Trans­ missionselements kompensiert.