DE4124636C2

DE4124636C2 - Riemenspannvorrichtung

Info

Publication number: DE4124636C2
Application number: DE4124636A
Authority: DE
Inventors: Eduard Dipl Golovatai-Schmidt; Alfred Dr Ing Toensmann
Original assignee: INA Waelzlager Schaeffler OHG
Current assignee: IHO Holding GmbH and Co KG
Priority date: 1991-07-25
Filing date: 1991-07-25
Publication date: 1997-04-17
Anticipated expiration: 2011-07-26
Also published as: DE4124636A1; US5236396A

Description

Die Erfindung betrifft eine Riemenspannvorrichtung für den Antrieb von Hilfs aggregaten einer Brennkraftmaschine, mit einem gegenüber einem festen Ge häuse verschwenkbaren Spannrollenträger, an dessen Schwenkhebel eine Spannrolle drehbar gelagert ist, mit einer zu der Schwenkachse des Spannrollen trägers koaxialen Druckfeder, die sich mit einem Ende an dem festen Gehäuse und mit dem anderen Ende an dem Spannrollenträger axial abstützt, und mit einer Reibvorrichtung zur Dämpfung der Schwenkbewegung des Spannrollen trägers, die eine von der Druckfeder axial beaufschlagte, an dem Gehäuse abgestützte Reibscheibe aufweist, wobei der Schwenkhebel des Spannrollen trägers an einem Ende eines tragenden zylindrischen Bauteils befestigt ist, das in einer mit dem Gehäuse verbundenen und von diesem abstehenden Lagerhül se gelagert ist.

Eine solche Riemenspannvorrichtung ist aus der DE 32 25 411 A1 bekannt. Hier wirkt eine als Schraubenfeder ausgebildete Druckfeder in Umfangsrichtung zur Erzeugung einer Spannkraft für einen Riemen, während ihre in axialer Richtung wirkende Druckkraft für die Erzeugung der Reibung an der Reibschei be ausgenutzt werden kann, die die Dämpfung der Schwenkhebelbewegung hervorruft. Auch die US 45 57 707 zeigt eine vergleichbare Spannvorrich tung.

Die bekannten Vorrichtungen sind jeweils mit einer einzigen zentralen Schraube an dem Motorblock befestigt, so daß eine zusätzliche konstruktive Maßnahme für die Verdrehsicherung des Spannergehäuses gegenüber dem Motorblock erforderlich ist. Die Achse der Schraube bildet die Schwenkachse für den Spannrollenträger. Der Schwenkhebel greift an dem von dem Motor abgewandten freien Ende der Schraube an und übt hier infolge der Riemen spannung ein Moment auf die Schraube aus, die entsprechend stark dimen sioniert sein muß.

Die Riemenspannvorrichtung nach der DE 32 25 411 A1 hat einen konstruktiv aufwendigen Aufbau. Ihre mit dem Gehäuse verbundene Lagerhülse für das tragende zylindrische Bauteil ist als festes Kernteil ausgeführt, welches von einer als Dämpfeinrichtung wirkenden Kunststoffhülse umgeben ist. Diese wird wiederum von einem zylindrischen muffenförmigen Lagerteil umgeben, welches mit dem Schwenkhebel verbunden ist und sich von diesem aus axial bis fast zu einer ringförmigen Stirnwand des Gehäuses erstreckt. Auf seiner äußeren Um fangsfläche trägt dieses muffenförmige Lagerteil gleitbar ein weiteres Lagerteil für die Druckfeder.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Spannvorrichtung konstruktiv zu vereinfachen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das zylindrische Bauteil eine in der Lagerhülse schwenkbar angeordnete Welle ist, daß an dem Ende der Welle, welches von dem Schwenkhebel abgewandt ist, eine auf die Reibscheibe axial einwirkende Druckscheibe befestigt ist und daß die Welle über die Druckscheibe und die Reibscheibe an der von dem Schwenkhebel abgewandten Stirnseite des Gehäuses axial abgestützt ist. Der Schwenkhebel kann beispielsweise mit der Welle verschweißt oder verstemmt sein. Auf diese Weise wird die Belastung der Bauteile der Spannvorrichtung verringert, denn an der Welle auftretende Momente infolge der Riemenspannung werden von der Lagerhülse abgefangen. Zu diesem Zweck kann die Lagerhülse vorteilhaft an der Außenseite Versteifungsrippen aufweisen. Eine besonders stabile Anordnung ergibt sich dann, wenn die Lagerhülse mit dem Gehäuse einstückig ausgeführt ist. Die Welle des Spannrollenträgers kann in der Lagerhülse mit Wälzlagern gelagert sein.

Vorteilhaft weist das Gehäuse und/oder der Schwenkhebel jeweils eine Stirn wand mit einer der Steigung der Druckfeder entsprechenden schraubenförmig gewundenen Oberfläche auf, an welcher die Druckfeder axial abgestützt ist. Durch diese konstruktive Gestaltung der Federeinspannstellen ergibt sich eine auf dem gesamten Federumfang gleichmäßige Übertragung der Axialkräfte der Druckfeder. Die schraubenförmig gewundene Oberfläche der Stirnwand des Gehäuse und/oder des Schwenkhebels kann jeweils im Bereich einer zu der Achse der Lagerhülse konzentrischen zylindrischen Aussparung angeordnet sein, so daß die von der Druckfeder erzeugte Axialkraft zentrisch wirkt und ein Knicken der Feder ausgeschlossen ist. Eine sichere Befestigungsmöglichkeit der Spannvorrichtung an dem Motor ergibt sich dadurch, daß mindestens zwei voneinander entfernte Montagelöcher zum Durchstecken von Schrauben an dem Gehäuse angeordnet sind.

Bei den vorbekannten Spannvorrichtungen, deren Reibscheiben als Kreisringe mit parallelen, in radialen Ebenen angeordneten Stirnflächen ausgebildet sind, wird das Reibmoment für die Reibungsdämpfung von der Anpreßkraft der Reibscheibe an ihre Stützfläche, von dem mittleren Reibradius und von dem Reibungskoeffizienten der Reibpaarung bestimmt. Die von der Feder erzeugte Anpreßkraft kann mit guter Genauigkeit eingehalten werden. Der Reibungs koeffizient ist von den Werkstoffen der Reibpaarung abhängig und wird somit ebenfalls genau genug eingehalten. Der Reibradius hängt von der Flächen pressungsverteilung ab und reagiert sehr empfindlich auf Formfehler der Reib scheiben. Eine gleichmäßige Flächenpressungsverteilung sowohl in radialer als auch in Umfangsrichtung setzt aber absolut ebene Reibflächen und deren Parallelität voraus, was in der Ausführung nur mit sehr großem Aufwand er reichbar ist.

Die Reibscheibe der erfindungsgemäßen Spannvorrichtung kann an zumindest einer ihrer Stirnseiten mit einer zu der Reibscheibe hin räumlich vorstehenden (konvexen) Stützfläche in Berührung stehen. Bei einer solchen Formgebung der Stützfläche werden Form- und Lagefehler der Reibscheibe neutralisiert und der mittlere Reibradius wird von Form- und Lagefehlern der gepaarten Reibflächen weitgehend unabhängig. Eine neue Reibscheibe bzw. ein neuer Reibbelag benötigt eine gewisse Einlaufphase, bevor die volle Reibung zur Wirkung kommt. Bei der neuartigen Spannvorrichtung läßt sich somit gleichzeitig der Einlaufverschleiß beschleunigen.

Die räumlich vorstehende Stützfläche kann an einer besonderen Druckscheibe ausgebildet sein, die an dem Spannrollenträger befestigt ist. Beispielsweise kann die Druckscheibe mit der vorstehenden Stützfläche im Querschnitt ballig oder dachförmig sein, so daß sich am Beginn des Reibvorganges bei sehr kleinen Kontaktflächen zwischen der Reibscheibe und der Druckscheibe eine hohe Anfangsflächenpressung und ein dadurch bedingter großer Anfangsverschleiß ergibt, der zu einer schnellen Anpassung der Reibflächen zueinander führt. Bei diesem Vorgang nimmt mit der Vergrößerung der Kontaktflächen die Flächen pressung ab. Dadurch entfällt ein weiteres Voranschreiten der übermäßigen Verschleißbildung und nach einer kurzen Einlaufzeit werden die gesamten aufeinander gerichteten Flächen für die Erzeugung des Reibmomentes ausge nutzt.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine Riemenspannvorrichtung in einem axialen Längs schnitt;

Fig. 2 eine Reibvorrichtung mit einer balligen Druckscheibe in einem Axialschnitt am Beginn des Reibvorganges;

Fig. 3 eine Reibvorrichtung mit einer dachförmigen Druckscheibe in einem Axialschnitt am Beginn des Reibungsvorganges;

Fig. 4 die Reibvorrichtung gemäß Fig. 3, nach Beendigung der Einlaufzeit.

Die Riemenspannvorrichtung nach Fig. 1 besteht aus einem Gehäuse 1 mit zwei voneinander entfernten Montagelöchern 2 zur Befestigung des Gehäuses an einem Motorblock. Einstückig mit dem Gehäuse 1 ist eine abstehende Lagerhülse 3 ausgeführt, die an ihrer Außenseite achspar allele Versteifungsrippen 4 aufweist. Die Lagerhülse 3 dient zur schwenkbaren Lagerung einer Welle 5 mit Wälzlagern 6.

An einem Ende der Welle 5 ist ein Schwenkhebel 7 angeschweißt. Dieser trägt an seinem freien Ende ein Lager 8 für eine Spannrolle 9 die achsparallel zu der Welle 5 angeordnet ist. Die Welle 5 und der Schwenkhebel 7 bilden somit einen Spannrollenträger 10, der sich um seine Schwenkachse 11, das ist die Drehachse der Welle 5, in der La gerhülse 3 verschwenken kann, wobei die Spannrolle 9 eine veränder liche Spannkraft auf einen Antriebsriemen ausübt.

Zur Erzeugung der Spannkraft weist die Vorrichtung eine Druckfeder 12 auf, die als zylindrische Schraubendruckfeder die Lagerhülse 3 konzen trisch umgibt. Axial stützt sich die Druckfeder 12 mit einem Ende an dem Schwenkhebel 7 und mit dem anderen Ende an dem Gehäuse 1 ab. Damit eine gleichmäßige Anlage der jeweils letzten Windung gewährleistet ist, weist das Gehäuse 1 innerhalb einer zylindrischen Aussparung 13 eine Stirnwand 14 und der Schwenkhebel 7 innerhalb einer zylindrischen Aussparung 15 eine Stirnwand 16 auf, wobei die Stirnwand jeweils eine schraubenförmig gewundene Oberfläche hat, die der Steigung der Druck feder entspricht. Die Druckfeder 12 erzeugt in Umfangsrichtung die Spannkraft für die an dem Riemen anliegende Spannrolle 9 und in axia ler Richtung eine Druckkraft, die den Spannrollenträger 10 aus der Lagerhülse 3 herausdrücken möchte.

An ihrem von dem Schwenkhebel 7 abgewandten Ende ist an der Welle 5 eine Druckscheibe 17 befestigt, die innerhalb einer Ausnehmung 18 des Gehäuses 1 angeordnet ist. An der von der Druckfeder 12 abgewandten Stirnseite des Gehäuses 1 befindet sich eine Reibscheibe 19, an der die Druckscheibe 17 anliegt und auf die die Druckscheibe 17 infolge der axialen Wirkung der Druckfeder 12 eine Kraft ausübt. Diese Anord nung stellt die Reibeinrichtung der Vorrichtung dar, die die Schwenk bewegungen des Spannrollenträgers 10 während des Betriebes dämpft.

Gegenüber dieser Reibeinrichtung sind die Reibeinrichtungen nach den Fig. 2 bis 4 insofern abgewandelt, als deren Druckscheiben 20 und 21 zu der Reibscheibe 19 hin räumlich vorstehende Stützflächen auf weisen. So ist die Druckscheibe 20 im Axialschnitt ballig und weist eine gekrümmt Stützfläche 22 auf (Fig. 2), während die Druckscheibe 21 im Axialschnitt dachförmig ausgebildet ist, also eine Stützfläche 23 hat, deren Teilflächen im Querschnitt geradlinig erscheinen (Figu ren 3 und 4). Diese räumlich vorstehenden (konvexen) Stützflächen bewirken, daß am Beginn des Reibvorganges sehr kleine Kontaktflächen zwischen der Reibscheibe 19 und der Druckscheibe 20 bzw. 21 mit einem eindeutig festgelegten mittleren Reibradius R_m bestehen. Fig. 4 zeigt den Zustand, der sich bei einer räumlich vorstehenden Druckscheibe 21 und der damit gepaarten Reibscheibe 19 nach der Beendigung des Ein laufvorganges eingestellt hat: Die gesamten aufeinandergerichteten Flächen der Paarung berühren sich nun und können für die Erzeugung des Reibmomentes ausgenutzt werden.

Bezugszeichenliste

1 Gehäuse
2 Montageloch
3 Lagerhülse
4 Versteifungsrippe
5 Welle
6 Wälzlager
7 Schwenkhebel
8 Lager
9 Spannrolle
10 Spannrollenträger
11 Schwenkachse
12 Druckfeder
13 zylindrische Aussparung
14 Stirnwand
15 zylindrische Aussparung
16 Stirnwand
17 Druckscheibe
18 Ausnehmung
19 Reibscheibe
20 Druckscheibe
21 Druckscheibe
22 Stützfläche
23 Stützfläche
R_m mittlerer Reibradius

Claims

1. Riemenspannvorrichtung für den Antrieb von Hilfsaggregaten einer Brenn kraftmaschine, mit einem gegenüber einem festen Gehäuse (1) verschwenkbaren Spannrollenträger (10), an dessen Schwenkhebel (7) eine Spannrolle (9) drehbar gelagert ist, mit einer zu der Schwenkachse (11) des Spannrollenträgers (10) koaxialen Druckfeder (12), die sich mit einem Ende an dem festen Gehäuse (1) und mit dem anderen Ende an dem Spannrollenträger (10) axial abstützt, und mit einer Reibvorrichtung zur Dämpfung der Schwenkbewegung des Spann rollenträgers (10), die eine von der Druckfeder (12) axial beaufschlagte, an dem Gehäuse (1) abgestützte Reibscheibe (19) aufweist, wobei der Schwenkhebel (7) des Spannrollenträgers (10) an einem Ende eines tragenden zylindrischen Bauteils befestigt ist, das in einer mit dem Gehäuse (1) verbundenen und von diesem abstehenden Lagerhülse (3) gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, daß das zylindrische Bauteil eine in der Lagerhülse (3) schwenkbar angeordnete Welle (5) ist, daß an dem Ende der Welle (5), welches von dem Schwenkhebel (7) abgewandt ist, eine auf die Reibscheibe (19) axial einwirkende Druckscheibe (17, 20, 21) befestigt ist und daß die Welle (5) über die Druckscheibe (17, 20, 21) und die Reibscheibe (19) an der von dem Schwenkhebel (7) abgewandten Stirnseite des Gehäuses (1) axial abgestützt ist.

2. Spannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an der Außenseite der Lagerhülse (3) Versteifungsrippen (4) angeordnet sind.

3. Spannvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerhülse (3) mit dem Gehäuse (1) einstückig ausgeführt ist.

4. Spannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle (5) des Spannrollenträgers (10) mit Wälzlagern (6) in der Lagerhülse (3) gelagert ist.

5. Spannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (1) eine Ausnehmung (18) aufweist, in welcher die Reibscheibe (19) und das Wellenende mit der Druckscheibe (17, 20, 21) angeordnet sind.

6. Spannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (1) und/oder der Schwenkhebel (7) jeweils eine Stirnwand (14, 16) mit einer der Steigung der Druckfeder (12) entsprechenden schraubenförmig gewun denen Oberfläche aufweist, an welcher die Druckfeder (12) axial abgestützt ist.

7. Spannvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die schraubenförmig gewundene Oberfläche der Stirnwand (14, 16) des Gehäuse (1) und/oder des Schwenkhebels (7) jeweils im Bereich einer zu der Achse der Lagerhülse (3) konzentrischen zylindrischen Aussparung (13, 15) angeordnet ist.

8. Spannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Reibscheibe (19) an zumindest einer ihrer Stirnseiten mit einer zu der Reib scheibe (19) hin räumlich vorstehenden (konvexen) Stützfläche (22, 23) in Berührung steht.

9. Spannvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die räumlich vorstehende Stützfläche (22, 23) an der von dem Spannrollenträger (10) gehaltenen Druckscheibe (20, 21) ausgebildet ist.

10. Spannvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckscheibe (20) im Querschnitt ballig ist.

11. Spannvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckscheibe (21) im Querschnitt dachförmig ist.