DE4224759A1

DE4224759A1 - Spannsystem, reibungsgedämpft für Riemen- oder Kettentriebe

Info

Publication number: DE4224759A1
Application number: DE4224759A
Authority: DE
Inventors: Hellmut Dipl Ing Adler; Rudolf Dipl Ing Polster; Michael Dipl Ing Schmid
Original assignee: INA Waelzlager Schaeffler OHG
Current assignee: IHO Holding GmbH and Co KG
Priority date: 1992-07-27
Filing date: 1992-07-27
Publication date: 1994-02-03
Anticipated expiration: 2012-07-28
Also published as: WO1994002757A1; DE4224759C2; KR950702686A; US5458541A; KR100260962B1; JP3194954B2; JPH07509047A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein reibungsgedämpftes Spannsystem für Riemen- oder Kettentriebe, das bevorzugt in Brennkraftmaschinen einge setzt ist, nach den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1.

Eine derartige Vorrichtung ist der US-PS 45 57 707 zu entnehmen. Danach ist ein nahezu geschlossenes Gehäuse vorgesehen, an das ein seitig ein Tragarm zur Aufnahme einer Spannrolle angebracht ist. In dem Gehäuse ist eine Schraubenfeder eingesetzt, die als Torsionsfeder an einem Ende am Gehäuse und an dem gegenüberliegenden Ende an einem sogenannten Bremsband drehgesichert befestigt ist. Die Gehäusewandung weist beidseitig in Richtung Gehäusemitte zeigend, einen Ringraum auf mit einer zentrisch angeordneten Befestigungsschraube, mit der die gesamte Vorrichtung z. B. am Kurbelgehäuse eines Verbrennungsmotors verschraubt ist. Im Bereich des Ringraumes sind beide Gehäusewandungen durch eine Hülse verbunden, die den Abstand beider Gehäuseteile defi niert. In die Hülse ist eine Buchse eingefügt, die den Abstand zwi schen dem Schraubenkopf und dem Gehäuse festlegt an dem die Vorrich tung befestigt ist. Im eingebauten Zustand bewirkt die Torsionsfeder eine Verlagerung der Spannrolle zur Beibehaltung einer vorgegebenen Riemenspannkraft, indem das Gehäuse verschwenkt wird. Dabei werden die Stellbewegungen gedämpft durch das Bremsband in dem die Torsionsfeder eingehängt ist. Bedingt durch die Konstruktion, bei der die Schrauben feder das aus einem Plastikmaterial gefertigte Bremsband radial um schließt, sind die radialen Abmessungen des Dämpfungsgliedes, durch die Gestaltung der Schraubenfeder vorgegeben. Weiterhin ist zur Errei chung einer Dämpfung eine radiale Belastung des Bremsbandes erforder lich verbunden mit einer Verformungsarbeit, die eine Erwärmung und damit Alterung bewirkt.

Aus der US-PS 44 72 162 und der DE-PS 37 16 571 sind Vorrichtungen bekannt, bei denen zwischen einem Gehäuse und einem Schwenkarm eine Schraubenfeder als Torsionsfeder eingesetzt ist. Die teilweise inein andergreifenden und durch die Kraft der Torsionsfeder axial aneinander gedrückten Bauteile, nämlich der Schwenkarm und ein formschlüssig mit dem Gehäuse verbundenes Element, werden von einer beide Bauteile zentrisch durchsetzenden, in einer Hülse geführten Schraube an der Brennkraftmaschine befestigt. Der bekannte Aufbau sieht zur Schwin gungsdämpfung des Schwenkarmes eine aus Thermoplasten oder Elastomer hergestellte Reibbuchse vor, die einerseits am Schwenkarm und anderer seits an dem mit dem Gehäuse verbundenen Element anliegt.

Beide bekannte Lösungen weisen als Dämpfungsglied ein aus Kunststoff hergestelltes Reibelement auf, bei dem der Reibkoeffizient sich temperaturabhängig verhält. Die Reibbuchse muß darüber hinaus eine kombinierte axiale und radiale Reibung aufnehmen, wobei die radiale Komponente überwiegt und nachteilig die Lebensdauer beeinträchtigt. Folglich verringert sich das Reibungsmoment mit zunehmender Lebens dauer, verbunden mit einer ebenfalls abnehmenden Normalkraft, um den Riemen zu spannen.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Spannvorrichtung herzustellen, die ein nahezu konstantes Reibmoment über die Lebensdauer des Spannsystems sicherstellt, unabhängig von der Temperatur, und einen geringen Verschleiß aufweist sowie nur eine relativ geringe Reibfläche benö tigt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des An spruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Danach ist ein Reibelement vorgesehen, das von der Feder ausschließ lich in axialer Richtung beaufschlagt wird. Der Aufbau sieht dazu eine drehfeste Verbindung zwischen der Reibscheibe und dem Spannteil vor, wobei die Reibscheibe über einen Reibbelag am Basisteil anliegt. Diese Gestaltung bewirkt in vorteilhafter Weise eine Aufteilung der Feder kraft der eingespannten Torsionsfeder, durch die in Umfangsrichtung eine Vorspannkraft auf den Riemen oder die Kette erzielt wird, und daß der zur Dämpfung eingesetzte Reibbelag ausschließlich von einer Axial kraft beaufschlagt wird. Das der Erfindung zugrundeliegende Konstruk tionsprinzip hat vorteilhaft ein konstantes, aus der Reibkraft und dem Reibradius gebildetes Reibmoment des Reibelementes zur Folge, wobei sich die Reibkraft aus der durch die Torsionsfeder aufgebrachte Nor malkraft und dem vom Reibelement bestimmten Reibkoeffizienten zusam mensetzt.

Vorteilhaft stellt sich unabhängig von der Stellung des Spannteils zum Basisteil erfindungsgemäß keine Abhängigkeit zum Reibmoment ein, da das Reibelement ausschließlich von einer Axialkraft beaufschlagt wird, die konstant bleibt.

Im Vergleich zu bekannten Lösungen ist zur Erreichung einer wirksamen Dämpfung des Spannsystems vorteilhaft keinerlei Verformungsarbeit des Reibelementes erforderlich, die bei bisherigen Spannsystemen die Beibehaltung eines konstanten Reibkoeffizienten verhindert hat und damit die Lebensdauer des Reibelementes verringerte.

In einer Ausgestaltung der Erfindung ist die Reibscheibe drehstarr mit dem Spannteil über eine in der Hülse des Spannteils geführte und gelagerte Welle verbunden. Diese Gestaltung bewirkt vorteilhaft eine kompakte, der Bauform von Spannsystemen angepaßte und eine hohe Steifigkeit aufweisende Konstruktion.

Erfindungsgemäß ist ein aus einem organischen Material bestehender Reibbelag vorgesehen. Das zur Anwendung kommende asbestfreie Material weist dabei Werkstoffeigenschaften auf, deren maximale Flächenpressung 2 N/mm² erreicht und dabei deutlich den von Kunststoffen (z. B. Ela stomeren oder Thermoplasten) üblichen Wert von 0,5 N/mm² übersteigt. Der Reibkoeffizient des erfindungsgemäßen Materials hat gegenüber Kunststoffen vernachlässigbare temperaturabhängige Änderungen. Bedingt durch die höhere zulässige Flächenpressung ist vorteilhaft ein mit geringeren radialen Abmessungen einsetzbarer Reibbelag verwendbar, der folglich eine weniger Bauraum beanspruchende Gestaltung der gesamten Spannvorrichtung ermöglicht.

Als geeigneter Werkstoff für den Reibbelag wird erfindungsgemäß ein asbestfreies Reibmaterial auf Basis Graphit-Duroplast-Kautschuk mit Kunstfaserarmierung eingesetzt, mit dem eine sehr hohe Verschleißfe stigkeit erreichbar ist.

Angepaßt an den erfindungsgemäßen Aufbau ist der Reibbelag in der geometrischen Form einer Kreisringscheibe ausgebildet, der einteilig oder aus mehreren Segmenten zusammengesetzt sein kann.

In einer weiteren konstruktiven Ausgestaltung liegt die Reibscheibe mit reibschlüssig an dem Reibbelag an, der am Basisteil befestigt ist. Alternativ kann der Reibbelag aber auch an der Reibscheibe befestigt sein und reibschlüssig am Basisteil anliegen. Die radiale Abmessung und Anordnung des Reibbelages ist vorteilhaft so gewählt, daß diese übereinstimmt mit der Kraftangriffsfläche der Feder, wobei der Reibbe lag von der Feder durch den Boden des Basisteils getrennt ist. Der Erfindungsgedanke ist ebenfalls übertragbar auf eine Reibbelaggestal tung, bei dem dieser weder an der Reibscheibe noch am Basisteil befe stigt, sondern als Losteil eingesetzt ist, oder in Form axial oder radial geführter Kreisringsegmente ausgebildet ist.

Der Erfindungsgedanke sieht weiter vor, daß die Außenwandung, die Mantelfläche des Basisteils die Reibscheibe axial und radial überdeckt und damit ebenfalls den Reibbelag einschließt, wodurch dieser ge schützt angeordnet ist. Gleichzeitig ergibt diese Gestaltung eine kompakte Bauweise, die einen geringen radialen und auch axialen Bauraum beansprucht.

Ebenfalls für eine kompakte Bauweise aber auch zur Schaffung einer reibungsarmen Lagerung für das Spannteil soll gemäß der Erfindung die Welle des Spannteils im Basisteil wälzgelagert sein, wobei zur Wälz lagerung zumindest ein Nadelkranz eingesetzt ist, deren Wälzkörper un mittelbar zwischen dem Gehäuse (Basisteil) und der Welle (Spannteil) eingesetzt sind, die jeweils mit Laufbahnen für die Wälzkörper ver sehen sind.

Alternativ sieht der Erfindungsgedanke weiter eine den Bauraum für die Lagerung der Welle nochmals verkleinernde Gleitlagerung vor.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnung mit der zugehörigen Figurenbeschreibung verwiesen, in der ein Ausführungsbei spiel die Erfindung weiter verdeutlicht.

Der Aufbau des erfindungsgemäßen Spannsystems 1 wird durch eine Schnittdarstellung verdeutlicht. Danach ist das Spannsystem 1 mit einem Basisteil 2 versehen, das eine weitestgehend rotationssym metrische Gestalt aufweist und das auf einer Mantelfläche 3 mit zwei radial gegenüberliegend angeordneten Laschen 4 zur Befestigung des Spannsystems 1 an einem nicht dargestellten Gehäuse, z. B. einem Kurbelgehäuse einer Brennkraftmaschine versehen ist. Zentrisch ist das Basisteil 2 mit einer von einem endseitig eines Bodens 5 ausgehenden Hülse 6 versehen, die sich bis über das gegenüberliegende Ende der Mantelfläche 3 axial erstreckt. Eine in die Hülse 6 eingesetzte Welle 7, die über Gleitlagerbuchsen 8 gelagert ist, stellt eine Drehver bindung zwischen einem Spannteil 9 und einer Reibscheibe 10 her.

Zur Erreichung einer drehfesten Verbindung ist das Spannteil 9 bzw. die Reibscheibe 10 drehfest, z. B. über eine Verzahnung 11 mit dem entsprechenden Bauteil verbunden, wobei das abgesetzte, mit der Ver zahnung 11 versehene Ende der Welle 7 mit dem Spannteil 9 oder der Reibscheibe 10 zur Drehfixierung verstemmt ist. Im Hohlraum 12, der sich axial vom Basisteil 2 bis in das Spannteil 9 erstreckt, ist eine Feder 13, als Torsionsfeder angeordnet, die als Schraubenfeder aus gebildet ist, und in der Betriebsstellung des Spannsystems 1 das Spannteil 9 stets in eine die Riemen- bzw. Kettenspannung erhöhende Stellung verschwenkt. Zur Drehfixierung der Feder 13 sind deren Enden am Boden 5 bzw. am Spannteil 9 über Haltebleche 19 gesichert. Außermittig ist das Spannteil 9 an seiner dem Basisteil 2 gegenüber liegenden Stirnseite mit einem Gehäuseansatz 14 versehen, in die eine Paßbohrung 15 mit einer anschließenden Gewindebohrung 16 eingebracht ist. Diese Bohrungen 15 und 16 dienen zur Aufnahme und Befestigung einer nicht dargestellten mit einem Ketten- oder Riementrieb in Ver bindung stehenden Spannrolle. Die am Spannteil 9 befestigte und mit dem Basisteil 2 zusammenwirkende Reibscheibe 10 liegt mit einer kreis ringförmigen Scheibe 17 reibend am Reibbelag 18 an.

Eine von der Feder 13 auf das Spannteil 9 ausgeübte Axialkraft wird über die Welle 7 auf die Reibscheibe 10 übertragen, die eine Kraft auf den Reibbelag 18 ausübt und damit eine gewollte Dämpfung der Bewegung des Spannteils 9 bewirkt, z. B. bei auftretenden Stoßbelastungen im Riemen- oder Kettentrieb. Dabei ist die Mantelfläche 3 des Basisteils 2 axial über den Boden 5 reichend verlängert, wodurch der Reibbelag 18 vom Basisteil 2 axial und radial überdeckt wird und durch Einbeziehung der Reibscheibe 10 nahezu vollständig geschützt angeordnet ist.

Bezugszahlenliste

1 Spannsystem
2 Basisteil
3 Mantelfläche
4 Lasche
5 Boden
6 Hülse
7 Welle
8 Gleitlagerbuchse
9 Spannteil
10 Reibscheibe
11 Verzahnung
12 Hohlraum
13 Feder
14 Gehäuseansatz
15 Paßbohrung
16 Gewindebohrung
17 Reibfläche
18 Reibbelag
19 Halteblech

Claims

1. Reibungsgedämpftes Spannsystem für Riemen- oder Kettentriebe, ins besondere eingesetzt in Brennkraftmaschinen, mit einem ortsfesten Basisteil, das eine Hülse aufweist, über das ein schwenkbares Spann teil geführt ist, wobei zwischen dem Basisteil und dem Spannteil eine, beide Bauteile verspannende und zueinander verdrehende Feder einge setzt ist und zur Dämpfung der Stellbewegungen des Spannteils ein in Kraftrichtung der Feder beaufschlagtes Reibelement vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine ausschließlich von einer Axialkraft beaufschlagte Reibscheibe (10) drehfest mit dem Spannteil (9) ver bunden ist und über einen Reibbelag (18) am Basisteil (2) anliegt.

2. Reibungsgedämpftes Spannsystem nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die Reibscheibe (10) mit dem Spannteil (9) drehstarr über eine in der Hülse (6) gelagerte Welle (7) verbunden ist.

3. Reibungsgedämpftes Spannsystem nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß der Reibbelag (18) aus einem organischen Material herge stellt ist.

4. Reibungsgedämpftes Spannsystem nach Anspruch 3, dadurch gekenn zeichnet, daß ein asbestfreies Reibmaterial auf Basis Graphit-Duro plast-Kautschuk für den Reibbelag (18) verwendet wird.

5. Reibungsgedämpftes Spannsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß der Reibbelag (18) die geometrische Form einer Kreisring scheibe besitzt.

6. Reibungsgedämpftes Spannsystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich net, daß eine Mantelfläche (3) des Basisteils (2) die Reibscheibe (10) axial und radial überdeckt.

7. Reibungsgedämpftes Spannsystem nach Anspruch 2, dadurch gekenn zeichnet, daß die Welle (7) in der Hülse (6) über zumindest einen Nadelkranz wälzgelagert ist.