DE4202166C2 - Riemenspanneinrichtung - Google Patents

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.

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.