DE4202166C2 - Riemenspanneinrichtung - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine Riemenspanneinrichtung gemäß dem Oberbegriff des
Patentanspruchs 1.
Bei einer aus JP-Abstr. 2-245556 A bekannten Riemenspanneinrichtung dieser Art ist die
Riemenscheibe an einem Ende eines den Riemenscheibenträger bildenden Schwenkarms
drehbar gelagert. Der Schwenkarm ist im Bereich seines anderen Endes auf der an dem
stationären Bauteil befestigten Achse drehbar gelagert. Auf den Schwenkarm wird eine
Vorspannkraft mittels einer Torsionsfeder aufgebracht, die in einem mit der Achse fest
verbundenen Gehäuse abgestützt ist. In dieses Gehäuse ist die Zylinderkammer
eingeformt. Das aus der Zylinderkammer vorstehende freie Stößelende wird mittels einer
in der Zylinderkammer sitzenden Schraubenfeder gegen die Rampe angepreßt, die an
dem Schwenkarm angeformt ist und welche die bei einem Rückstellen des Schwenkarms
auftretende Schwenkbewegung in eine translatorische Bewegung in Richtung der
Zylinderkammer umwandelt. Die achsparallel angeordnete Zylinderkammer ist mit
Dämpfungsflüssigkeit gefüllt. Bei einer Drehbewegung des Schwenkarms wird
Dämpfungsflüssigkeit über einen Leckspalt zwischen Stößel und Zylinderkammer von
der einen zur anderen Stößelseite verdrängt.
Aus der als Stand der Technik gemäß § 3, Abs. 2 PatG zu berücksichtigenden
DE 40 15 269 C1 ist eine ähnliche Riemenspanneinrichtung mit Schwenkarm bekannt,
die bei einer Ausführungsform mit drei achsparallelen, um die Achse gleichmäßig
verteilten Zylinderkammern versehen ist. Dabei befindet sich zwischen jedem Stößel und
dem Boden der zugehörigen Zylinderkammer eine in ihrem Volumen veränderbare, mit
Hydraulikflüssigkeit auffüllbare Druckkammer. Der Zu- und Abstrom der
Hydraulikflüssigkeit in die Druckkammer hinein und aus dieser heraus wird jeweils
mittels eines Einwegeventils gesteuert, wobei die Schließdrücke der beiden jeder
Zylinderkammer zugeordneten Einwegeventile unterschiedlich ausgelegt sind. Bei einer
abgewandelten Ausführungsform ist eine zentral in der Schwenkachse angeordnete
einzige Zylinderkammer vorgesehen.
Aus der DE 36 30 844 A1 ist ferner eine Riemenspanneinrichtung mit einer an einem
stationären Bauteil befestigten Achse, einem auf der Achse drehbar und exzentrisch
gelagerten Riemenscheibenträger, einer auf dem Riemenscheibenträger drehbar
gelagerten Riemenscheibe, einer mit dem Riemenscheibenträger zusammenwirkenden
Dämpfungsvorrichtung zum Dämpfen von Verstellbewegungen des
Riemenscheibenträgers, sowie mit einer mit dem Riemenscheibenträger verbundenen
Feder bekannt, die den Riemenscheibenträger in der Richtung zu drehen sucht, in
welcher die Riemenscheibe gegen den Riemen angedrückt wird. Dabei weist der
Riemenscheibenträger zwei in Achsrichtung aufeinander folgende zylindrische Abschnitte
auf, von denen der eine exzentrisch und der andere konzentrisch mit Bezug auf die Achse
angeordnet ist. Auf dem exzentrischen Abschnitt ist die leerlaufende Riemenscheibe
gelagert. Die Achse und der dazu konzentrische Abschnitt des Riemenscheibenträgers
begrenzen zwischen sich einen mit Dämpfungsflüssigkeit gefüllten Ringraum. In diesen
Ringraum ragen zwei einander diametral gegenüberstehende, von der Innenwand des
konzentrischen Riemenscheibenträgerabschnitts radial nach innen gerichtete Flügel sowie
zwei einander diametral gegenüberstehende, von der Achse radial nach außen abstehende
Flügel. Zwischen den freien Enden der Flügel des Riemenscheibenträgers und der Achse
sowie zwischen den freien Enden der Flügel der Achse und der Innenwand des
konzentrischen Riemenscheibenträgerabschnitts sind jeweils Leckspalte vorgesehen.
Weitere Leckspalte sind zwischen dem dem stationären Bauteil zugewandten axialen
Ende der Flügel des Riemenscheibenträgers und einem einen Teil der Achse bildenden
Boden des die Dämpfungsflüssigkeit aufnehmenden Ringraums ausgebildet.
Dämpfungsflüssigkeit wird durch die Leckspalte getrieben, wenn der
Riemenscheibenträger zu einer Drehbewegung gegenüber der Achse veranlaßt wird. Bei
einer abgewandelten Ausführungsform der bekannten Riemenspanneinrichtung ist auf der
Achse ein Flügelhalter befestigt, der einen in Radialrichtung verschiebbar geführten
Flügel trägt. Dieser Flügel ist innerhalb eines zwischen der Achse und dem
Riemenscheibenträger ausgebildeten, mit Dämpfungsflüssigkeit gefüllten Ringraums
gegen eine zylindrische Innenfläche des Riemenscheibenträgers angedrückt. An der von
dem Flügel abgewandten Seite ist zwischen dem Flügelhalter und der zylindrischen
Innenfläche des Riemenscheibenträgers ein Leckspalt ausgebildet, durch den hindurch
Dämpfungsflüssigkeit verdrängt wird, wenn der Riemenscheibenträger bei einer
Änderung der Riemenspannung zu einer Drehbewegung gegenüber der Achse veranlaßt
wird.
Riemenspaneinrichtungen mit reiner Reibungsdämpfung sind aus US 23 37 591,
DE 39 35 840 C1 und JP-Abstr. 1-299354 A bekannt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine raumsparende Riemenspanneinrichtung
mit verbesserten Dämpfungseigenschaften zu schaffen, welche die Verwendung von
Rampen unterschiedlicher Neigung erlaubt und relativ unempfindlich gegen Fertigungs-
und Montagetoleranzen ist.
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
Die Ausbildung des Riemenscheibenträgers als Exzenterring statt als Schwenkarm
reduziert den für die Riemenspanneinrichtung benötigten Einbauraum. Das kugelige
Stößelende hat im Zusammenwirken mit der kalottenförmigen Gleitstückausnehmung
den Vorteil, daß der Wert der Steigung der Rampe bei Verwendung ein und derselben
Stößel-Gleitstück-Anordnung in weiten Grenzen variieren kann und gleichwohl stets ein
einwandfreies Zusammenwirken zwischen Stößel und Rampe sichergestellt ist. Die
erfindungsgemäße Anordnung ist auf diese Weise unempfindlich gegenüber Fertigungs-
und Montagetoleranzen, welche Einfluß auf die Steigung der Rampe mit Bezug auf die
Schwenkachse des Riemenscheibenträgers haben. Darüber hinaus erlaubt die
erfindungsgemäße Ausbildung auch die gezielte Verwendung von Rampen
unterschiedlicher Neigung bei im übrigen gleichbleibendem Aufbau der
Riemenspanneinrichtung, insbesondere ohne irgendwelche Änderungen bezüglich der
Kombination von Stößel und Gleitstück. Weil ferner bei der Riemenspanneinrichtung
nach der Erfindung der Stößel mit der achsparallelen Bohrung versehen ist, in der der
Kolben sitzt, der die Druckkammer von der Speicherkammer trennt, und diese Kammern
beim Verstellen des Stößels in der einen Richtung über das Rückschlagventil miteinander
in Verbindung gebracht werden, während sie beim Verstellen des Stößels in der anderen
Richtung nur über den Leckspalt miteinander in Verbindung stehen, lassen sich die
Dämpfungseigenschaften der Riemenspanneinrichtung den praktischen Erfordernissen
besonders gut anpassen. Insbesondere kann dafür gesorgt werden, daß bei einem
Schlaffwerden des Riemens die Riemenscheibe rasch in der einem Spannen des Riemens
entsprechenden Richtung verstellt wird, wohingegen bei zunehmender Spannung des
Riemens die Riemenscheibe verhältnismäßig langsam in der dem Entspannen des
Riemens entsprechenden Richtung schwenkt.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme
auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 einen Längsschnitt einer Riemenspanneinrichtung nach der Erfindung,
Fig. 2 eine Stirnansicht der Riemenspanneinrichtung nach Fig. 1,
Fig. 3 einen Schnitt entlang der Linie III-III der Fig. 2,
Fig. 4 einen Schnitt entlang der Linie IV-IV der Fig. 2,
Fig. 5 einen Riementrieb mit Riemenspanneinrichtung sowie
Fig. 6 eine Stirnansicht des Riementriebes gemäß Fig. 5.
Die veranschaulichte Riemenspanneinrichtung weist eine Schraube 2 auf, die in einen
Motorblock 1 (das stationäre Bauteil) eingeschraubt ist. Eine zylindrische Achse 3 um
greift die Schraube 2. Die Achse 3 wird mit Bezug auf den Motorblock 1 festgelegt,
indem die Schraube 2 angezogen wird.
Die Achse 3 wird von einem Riemenscheibenträger 4 umgriffen. Der Riemenscheiben
träger 4 weist eine exzentrisch angeordnete Öffnung 5 zur Aufnahme der Achse 3 auf, so
daß der Riemenscheibenträger 4 mit Bezug auf das Zentrum seines Außenumfangs
exzentrisch gelagert ist. Ein Gleitlager 6 befindet sich zwischen der Öffnung 5 und der
Achse 3.
Auf dem Riemenscheibenträger 4 ist eine leerlaufende Riemenscheibe 8 über ein Wälz
lager 7 drehbar gelagert. An der dem Motorblock 1 zugewandten Seite des Riemen
scheibenträgers 4 ist ein Spannarm 9 befestigt. An einer außenliegenden Öffnung des
Spannarms 9 ist eine Zugfeder 10 angelenkt. Die Zugfeder 10 spannt dadurch den
Riemenscheibenträger 4 in der Pfeilrichtung der Fig. 2 vor, wodurch die Riemenscheibe 8
gegen einen Riemen 10 gepreßt wird.
Eine Dämpfungsvorrichtung 20 beaufschlagt den Riemenscheibenträger 4 mit einem
Widerstand gegen die Drehbewegung entgegen der Pfeilrichtung. Dieser Widerstand
gegen die Drehbewegung dient dem Herabsetzen von Vibrationen des Riemens 11, wo
durch die Riemenscheibe 8 daran gehindert wird, um die Achse 3 übermäßig in solcher
Richtung zu schwenken, daß der Riemen 11 schlaff wird.
Wie aus den Fig. 1, 3 und 4 hervorgeht, weist der Riemenscheibenträger 4 eine erste
Zylinderkammer 21 auf, die an der von dem Motorblock 1 abgewandten Stirnseite des
Riemenscheibenträgers 4 offen ist. In der Zylinderkammer 21 ist ein Stößel 22 ver
schiebbar gelagert. Der Stößel 22 ist mit einer achsparallelen Bohrung 23 versehen, die
zum Motorblock 1 hin offen ist und in der ein Kolben 24 und eine Feder 25 sitzen. Die
Feder 25 drückt den Kolben 24 gegen den Boden der ersten Zylinderkammer 21, und sie
sucht den Stößel 22 aus der ersten Zylinderkammer 21 herauszudrücken.
Der Stößel 22 ist an seinem Ende mit einem kugeligen Vorsprung 26 versehen. Eine ka
lottenförmige Ausnehmung 27 eines Gleitstücks 28 steht mit der Außenumfangsfläche
des kugeligen Vorsprungs 26 in formschlüssigem Gleitkontakt; es wird mittels der Feder
25 gleitend gegen eine schräge Rampe 30 eines Nockens 29 angedrückt, der an der
Stirnseite der
Achse 3 befestigt ist. Innerhalb des Stößels 22 wird eine Druckkammer 31 mittels des in
dem Stößel gelagerten Kolbens 24 begrenzt. Die Druckkammer 31 steht mit einer in
dem Kolben 24 ausgebildeten Speicherkammer 32 über einen Durchlaß 33 in Verbin
dung, der in dem Kolben 24 vorgesehen ist. An der Mündung des Durchlasses 33 sitzt
ein Rückschlagventil 34, welches den Durchlaß öffnet und schließt.
Der Riemenscheibenträger 4 ist noch mit einer zweiten Zylinderkammer 35 versehen, in
der ein Kolben 36 und eine Feder 37 angeordnet sind. Eine von dem Kolben 36 be
grenzte hintere Kolbenkammer 38 steht mit der Speicherkammer 32 in Verbindung, um
bei einer Verstellbewegung des Kolbens 36 Änderungen des Volumens von Hydrauliköl
auszugleichen, das in der Druckkammer 31, der Speicherkammer 32 und der hinteren
Kolbenkammer 38 eingeschlossen ist.
Durch den Reibungswiderstand zwischen der schrägen Rampe 30 und dem Gleitstück
28 wird der Riemenscheibenträger 4 mit einem Widerstand gegen Drehbewegungen
beaufschlagt. Dieser Widerstand gegen Drehbewegungen dient dem Reduzieren von
Schwingungen des Riemens 11. Auf diese Weise wird verhindert, daß die
Riemenscheibe 8 um die Achse 3 übermäßig in der Richtung schwenkt, in welcher der
Riemen entspannt wird.
Wenn der Riemen 11 schlaff wird und der Riemenscheibenträger 4 unter dem Einfluß
der von der Zugfeder 10 ausgeübten Kraft gedreht wird, schwenkt die Riemenscheibe 8
um die Achse 3 in der Richtung, in welcher der Riemen 11 nachgespannt wird. Dabei
gleitet das Gleitstück 28 entlang der Rampe 30 in Richtung auf den schmaleren Teil der
Nockens 29. Gleichzeitig wird der Stößel 22 durch die Kraft der Feder 25 vorbewegt,
und der Durchlaß 33 wird mittels des Rückschlagventils 34 geöffnet. Infolgedessen
kann in der Speicherkammer 32 befindliches Hydrauliköl in die Druckkammer 31 strö
men. Der Stößel 22 kann sich auf diese Weise ohne weiteres nach außen bewegen, so
daß die Riemenscheibe 8 rasch in der einem Nachspannen des Riemens 11 entsprechen
den Richtung verstellt werden kann.
Wenn dagegen die Spannung des Riemens 11 zunimmt, wird die Riemenscheibe 8 von
dem Riemen in einer solchen Richtung verstellt, daß der Riemen entspannt wird. Dabei
wird der Riemenscheibenträger 4 gedreht, und das Gleitstück 28 gleitet entlang der
Rampe 30 in Richtung auf den breiteren Teil des Nockens. Gleichzeitig wird der Stößel
22 in Richtung auf die erste Zylinderkammer 21 geschoben, und der Durchlaß 33 wird
mittels des Rückschlagventils 34 verschlossen. Das in der Druckkammer 31 befindliche
Hydrauliköl wird daher einem hohen Druck ausgesetzt, und es leckt durch einen Spalt
an der Gleitfläche zwischen dem Stößel 22 und dem Kolben 24 in die Speicherkammer
32. Infolgedessen bewegt sich der Stößel 22 mit niedriger Geschwindigkeit zurück. Die
Riemenscheibe 8 schwenkt daher langsam in der einem Entspannen des Riemens ent
sprechenden Richtung.
Der Riemenscheibenträger 4 wird mittels der Dämpfungsvorrichtung 20 mit Bremskraft
gegen die Drehbewegung an einer Stelle beaufschlagt, die von dem Motorblock 1 axial
weiter entfernt liegt als das Wälzlager 7. Dies erlaubt es, die Riemenscheibe 8 axial
nahe an dem Motorblock 1 zu lagern.
Die Fig. 5 und 6 zeigen die Anwendung der erläuterten, insgesamt mit X bezeich
neten Riemenspanneinrichtung bei einem Riementrieb zum Antrieb von Nockenwellen
52. Zu dem Riementrieb gehören eine auf einer Kurbelwelle 50 sitzende Riemenscheibe
51, auf den Nockenwellen 52 sitzende Riemenscheiben 53 und ein um die Riemen
scheiben 51 und 53 herumgeführter Riemen 54, gegen den die leerlaufende Riemen
scheibe 8 der Riemenspanneinrichtung X auf der Seite des Leertrums angedrückt ist, um
die Riemenspannung konstant zu halten.
Claims (2)
1. Riemenspanneinrichtung mit einer an einem stationären Bauteil (1) befestigten
Achse (3), einem auf der Achse (3) drehbar gelagerten Riemenscheibenträger (4),
einer auf dem Riemenscheibenträger (4) drehbar gelagerten Riemenscheibe (8),
einer mit dem Riemenscheibenträger (4) zusammenwirkenden
Dämpfungsvorrichtung (20) zum Dämpfen von Verstellbewegungen des
Riemenscheibenträgers (4), sowie mit einer mit dem Riemenscheibenträger (4)
verbundenen Feder (10), die den Riemenscheibenträger (4) in der Richtung zu
drehen sucht, in welcher die Riemenscheibe (8) gegen den Riemen (11)
angedrückt wird, wobei die Dämpfungsvorrichtung (20) eine in dem
Riemenscheibenträger (4) ausgebildete Zylinderkammer (21) aufweist, in der ein
hydraulisch beaufschlagbarer Stößel (22) verschiebbar gelagert ist, der mittels
einer Andruckvorrichtung (23, 24, 25, 31, 32, 33, 34) gegen eine schräge Rampe
(30) angedrückt ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Riemenscheibenträger (4) als Exzenterring ausgebildet ist, auf dessen äußerer Mantelfläche die Riemenscheibe (8) derart gelagert ist, daß sie die Achse (3) exzentrisch umgreift;
daß das der Rampe (30) zugewandte Ende des Stößels (22) kugelig ausgebildet ist und in eine kalottenförmige Ausnehmung (27) eines Gleitstücks (28) eintaucht, das an der Rampe (30) reibschlüssig anliegt; sowie
daß zum Dämpfen der Bewegung des Stößels (22) in einer achsparallelen Bohrung (23) des Stößels (22) ein Kolben (24) sitzt, der eine Druckkammer (31) von einer Speicherkammer (32) trennt, die beim Verstellen des Stößels (22) in der einen Richtung über ein Rückschlagventil (34) miteinander in Verbindung gebracht werden und die beim Verstellen des Stößels (22) in der anderen Richtung nur über einen Leckspalt zwischen dem Kolben (24) und dem Stößel (22) miteinander in Verbindung stehen.
dadurch gekennzeichnet,
daß der Riemenscheibenträger (4) als Exzenterring ausgebildet ist, auf dessen äußerer Mantelfläche die Riemenscheibe (8) derart gelagert ist, daß sie die Achse (3) exzentrisch umgreift;
daß das der Rampe (30) zugewandte Ende des Stößels (22) kugelig ausgebildet ist und in eine kalottenförmige Ausnehmung (27) eines Gleitstücks (28) eintaucht, das an der Rampe (30) reibschlüssig anliegt; sowie
daß zum Dämpfen der Bewegung des Stößels (22) in einer achsparallelen Bohrung (23) des Stößels (22) ein Kolben (24) sitzt, der eine Druckkammer (31) von einer Speicherkammer (32) trennt, die beim Verstellen des Stößels (22) in der einen Richtung über ein Rückschlagventil (34) miteinander in Verbindung gebracht werden und die beim Verstellen des Stößels (22) in der anderen Richtung nur über einen Leckspalt zwischen dem Kolben (24) und dem Stößel (22) miteinander in Verbindung stehen.
2. Riemenspanneinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Rampe (30) Teil eines Nockens (29) ist, der an der von dem stationären Bauteil
(1) abgewandten Seite der Achse (3) befestigt ist.
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