DE4304000A1 - Spannvorrichtung für Treibriemen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Spannvorrichtung für Treibriemen nach dem Oberbegriff des Hauptanspruches.

Eine Spannvorrichtung dieser Art ist beispielsweise durch die DE 15 00 544 bekannt. Sie besteht aus einem unbeweglichen Maschinenteil und einer Reihe von zahnförmigen Rastelementen und einem beweglichen, die Spannrolle tragenden Maschinenteil mit einem federnd in die Rastelemente eingreifenden Klinkenelement. Durch geeignete Neigung der Rampenflächen von Klinkenelement und Rastelementen hat dieses Rastgesperre die Eigenschaft, die eine Schwenkrichtung der Spannrolle zu sperren und die andere ungehindert zu ermöglichen. Dabei bewegt sich das Klinkenelement in axiale Richtung gegen die Kraft einer Druckfeder. Dadurch werden harte Druckstöße in Richtung erhöhter Spannung des Leertrums des Treibriemens durch Blockieren der rückwärts gerichteten Schwenkbewegung der Spannvorrichtung abgefangen. Der gesamte Riementrieb schwingt jedoch vorwiegend durch das Verhalten der damit meist unter anderem angetriebenen Nockenwelle ständig in einem hohen Frequenzbereich. Diese Schwingungen bewirken über die Spannrolle und die Rampenflächen ein axiales Schwingen des Klinkenelementes.

Durch die Konstruktion der bekannten Ausführung bedingt muß das Klinkenelement extrem stabil und relativ massiv ausgeführt sein, um die hohen Querkräfte aufnehmen zu können. Dabei ist es unvermeidbar, daß durch die Massenträgheit bereits bei niederfrequenten Schwingungen das Klinkenelement aus den Rastelementen bewegt wird und in einer mittleren Schwingposition stillsteht. Damit ist das Rastgesperre nicht mehr funktionsfähig, was zur Folge hat, daß die Spannvorrichtung in die unerwünschte Richtung nachgeben kann. Sie verhält sich damit wie eine Spannvorrichtung ohne Rastgesperre. Die bekannte Ausführung hat weiterhin den Nachteil einer groben Bauhöhe, die bei den beengten Platzverhältnissen im Motorraum zu Komplikationen führen kann.

Rastgesperre werden nicht nur zum Blockieren einer Schwenkbewegung eingesetzt, sondern dienen auch dazu, bei Bewegung in Sperrichtung ein Dämpfelement anzutreiben und dieses in die Freilaufrichtung freizugeben. Ein solches Beispiel ist durch das DE-G 89 10 671 bekannt.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Spannvorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die noch bei hochfrequenten Schwingungen funktionsfähig ist, eine geringe Bauhöhe und möglichst kleine Rastschritte aufweist.

Die Aufgabe wird gelöst durch im wesentlichen ebene und in einer Radialebene der Maschinenteile federnd schwenkbar angeordnete, mit der radial verlaufenden Stirnfläche des einen tangentialen Endes in stirnseitige Rastelemente des zweiten Maschinenteils eingreifende, mit der radial verlaufenden Stirnfläche des anderen tangentialen Endes in einer Ausnehmung des ersten Maschinenteils abgestützte Klinkenelemente mit gegenüber deren Teilkreis extrem kleiner hänge in Umfangsrichtung.

Das Prinzip der erfindungsgemäßen Lösung besteht darin, daß ein möglichst leichtes plättchenförmiges Klinkenelement geringster Masse im Fall des Sperrens des Rastgesperres sich zwischen zwei Anlageflächen jeweils an dem einen und dem anderen Maschinenteil anlegt und die Sperrkraft in Längsrichtung des Plättchens, d. h. über seine neutrale Faser, und möglichst in Umfangsrichtung des Rastgesperres abgestützt wird.

Dies wird erreicht durch ein möglichst dünnes Material - beispielsweise hartes Blech - mit einer ebenso möglichst kleinflächigen und in Umfangsrichtung der Maschinenteile extrem kurz ausgeführten Plättchenform. Damit weist der bewegliche Anteil des Klinkenelementes eine sehr geringe Masse und Trägheit auf, die erst bei extrem hohen Eigenschwingungen in die Eigenresonanz gerät.

Das erste Maschinenteil ist beispielsweise zur Aufnahme der Klinkenelemente und deren Federeinrichtung vorbereitet, wobei jedoch eine Abstützfläche vorgesehen ist, an der eine Stirnseite des Plättchens anliegt.

Das zweite Maschinenteil weist eine die Rastelemente bildende Stirnverzahnung auf, die auf einem Teilkreis angeordnet ist.

Die extrem kleine Ausführung der Klinkenelemente gestattet einerseits eine geringe axiale Bauhöhe des gesamten Rastgesperres bei gleichzeitig hohen Sperrkräften und weiterhin den Einsatz bei hochfrequenten, überlagerten Schwingungen und ohne nachteiligen Einfluß auf die Funktion.

Nach weiteren Merkmalen sind verformungsstabile Klinkenelemente mit verbundenen, speichenförmig radial verlaufenden, federnden Torsionsstegen, vorzugsweise eine einstückig aus Federstahlblech gefertigte Scheibenfeder mit Torsionsstegen, einer Ringscheibe und Klinkenelementen vorgesehen, wobei die Klinkenelemente in Torsionsrichtung der Torsionsstege verschränkt sind.

Dadurch ergibt sich eine extrem preisgünstige, einstückige Lösung und ein funktionsfähiges Rastgesperre mit nur drei Bauteilen. Die Scheibenfeder wird in einem Arbeitsgang aus Federstahlblech gestanzt und weist jeweils ein plättchenförmiges Klinkenelement und einen radial zu einer Ringscheibe führenden, schmalen und damit federnd wirkenden Torsionssteg auf. Auch die erforderliche leichte Schränkung der Klinkenelemente aus der Radialebene heraus kann beim Ausstanzen erfolgen. Die Schränkung erfolgt jedoch ausschließlich im Torsionssteg, um die ebene Ausführung des plättchenförmigen Klinkenelementes im Sinne grober Kraftübertragung sicherzustellen.

Nach weiteren Merkmalen sind zwei am Umfang verteilt angeordnete Klinkenelemente und damit verbundene, an einer Ringscheibe angeformte Torsionsstege vorgesehen. Dadurch wird neben einer Aufteilung der Sperrkräfte an zwei Klinkenelemente eine symmetrische Verteilung ohne Exzenterkräfte zwischen den Maschinenteilen erzielt.

Bei einer bevorzugten Ausführung sind mindestens zwei Paare diametral gegenüberliegender Klinkenelemente vorgesehen, wobei durch die Teilung der Rastelemente abwechselnd jeweils ein Paar Klinkenelemente eine aktive Raststellung aufweist. Diese Anordnung wird dadurch erreicht, daß beispielsweise zwischen zwei gegenüberliegenden Paaren von Klinkenelementen eine ungerade Anzahl von Rastelementen aufgeteilt ist. Ein zweites beispielsweise um 45° versetztes Klinkenpaar ist in aktiver Stellung des ersten dann genau zwischen zwei Rastelementen und dabei nicht aktiv. Dadurch lädt sich auf einfache Weise die Anzahl der wirksamen Rastschritte verdoppeln. Eine Anordnung von drei Klinkenpaaren verdreifacht analog die Rastschritte pro Umdrehung etc.

Diese und weitere Merkmale werden u. a. an dem in der Zeichnung dargestellten Beispiel beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1 die Seitenansicht eines geöffneten Rastgesperres einer Spannvorrichtung mit drei Paaren von Klinkenelementen mit Sicht auf die Rastscheibe,

Fig. 2 den teilweisen Längsschnitt entlang der Linie A-A nach Fig. 2 und

Fig. 3 den Schnitt entlang der Linie B-B nach Fig. 3.

Bei der in den Figuren dargestellten Spannvorrichtung ist nur der erfindungsgemäß wesentliche Teil des Rastgesperres gezeigt. Dabei ist eine Rastscheibe 1 beispielsweise mit einem schwenkbaren Teil der Spannvorrichtung verbunden, während die Klinkenscheibe 2 feststeht und zu einem am Motorblock befestigten Bauteil gehört. Es ist eine scheibenförmige Bauweise vorgesehen, wobei zwischen Klinkenscheibe 2 und Rastscheibe 1 eine Scheibenfeder angeordnet ist. Die Rastscheibe 1 ist im wesentlichen topfförmig ausgeführt und an der inneren Bodenfläche mit kreisförmig angeordneten Rastelementen 4 versehen. Die Klinkenscheibe 2 ist ebenfalls topfförmig aufgebaut und weist Ausnehmungen 5 auf, die der in Fig. 1 dargestellten Form der Scheibenfeder 3 entsprechen.

Die Scheibenfeder 3 ist einstückig aus Federstahlblech gefertigt und besteht aus einer Ringscheibe 6, gleichmäßig verteilten, sternförmig verlaufenden Torsionsstegen 7 und plättchenförmigen Klinkenelementen 8. Diese sind im wesentlichen rechteckig und tangential ausgerichtet, jedoch an den tangentialen Enden 10 durch Stirnflächen 9, 13 bzw. Schnittflächen begrenzt, die radial zum gesamten Rastgesperre verlaufen. Das in Sperrichtung verlaufende Ende 10 der Klinkenelemente 8 ist aus dem Bereich der Torsionsstege 7 in Umfangsrichtung verlängert. Durch eine Schränkung aus der Radialebene greift, wie besser aus der Fig. 3 hervorgeht, dieses verlängerte Ende 10 mit seiner Stirnfläche 9 in die Rastelemente 4 der Rastscheibe 1 ein. Die genannte Schränkung wird jedoch durch ein Verdrehen des Torsionssteges 7 bewirkt, um das Klinkenelement 8 exakt eben und damit formstabil zu erhalten. Die genannte Stirnfläche 9 des verlängerten Endes 10 legt sich in Sperrichtung an die steile und angepaßte Flanke 11 des betreffenden Rastelementes 4 an. Die gering geneigte längere Flanke 12 des Rastelementes 4 dient zum Verdrängen des Klinkenelementes 8 in Freilaufrichtung. Die Stirnfläche 13 am anderen tangentialen Ende des Klinkenelementes 8 wird durch eine entsprechend angepaßte Seitenfläche 13 der für die Scheibenfeder 3 in der Klinkenscheibe 2 vorgesehenen Ausnehmungen abgestützt. Die Ausnehmungen 5 sind etwa so tief wie die Materialstärke der Scheibenfeder 3. Die bei Bewegung in Freilaufrichtung verdrängten Klinkenelemente 8 werden durch die an diesen Stellen verbreiterten Ausnehmungen 5 vollständig auf genommen, so daß die betreffenden Rastelemente 4 frei vorbeigleiten können. In Sperrichtung wird die Sperrkraft wie aus Fig. 3 hervorgeht, durch das ebene Klinkenelement 8 abgestützt, wobei die Kraftkomponente durch die neutrale Faser des Plättchens führt. Dabei wirken keinerlei Querkräfte, wodurch das Klinkenelement 8 formstabil bleibt. Die Klinkenelemente 8 sind präzise um 60 Grad versetzt. Am Umfang der Rastscheibe 1 sind 62 Rastelemente 4 gleichmäßig verteilt. Dadurch ist stets nur ein Paar gegenüberliegender Klinkenelemente 8 aktiv, während die anderen eine Position zwischen benachbarten Rastelementen 4 einnehmen. Dadurch ergibt sich ein Rastschritt von ca. 2 Grad.

Rastscheibe 1 und Klinkenscheibe 2 sind in Sintertechnik hergestellt. Die stirnseitigen Topfränder sind als Gleitflächen 16 ausgebildet, wodurch sich weiterhin der erforderliche Abstand für die zuverlässige Funktion des Rastgesperres ergibt. Alle Elemente 1, 2 sind mit einer zentralen Bohrung 17 versehen für die radiale Führung.

Die dargestellte und beschriebene Ausführung ist nur Beispiel für geringe Bauhöhe. Selbstverständlich können sowohl Klinken- als auch Rastscheibe dem jeweiligen Anwendungsfall angepaßt werden und zusätzlich Bauteile aufweisen oder im Naben- bzw. Tragkörper oder Schwenkarm integriert sein.

Claims (7)

1. Spannvorrichtung für Treibriemen mit einem feststehenden und einem schwenkbaren, die Spannrolle tragenden Maschinenteil und einem dazwischen angeordneten Rastgesperre, wobei eines der Maschinenteile Klinkenelemente und das andere damit zusammenwirkende Rastelemente aufweist, gekennzeichnet durch im wesentlichen ebene und in einer Radialebene der Maschinenteile (1, 2) federnd schwenkbar angeordnete, mit der radial verlaufenden Stirnfläche (9) des einen tangentialen Endes (10) in stirnseitige Rastelemente (4) des zweiten Maschinenteils (1) eingreifende, mit der radial verlaufenden Stirnfläche (13) des anderen tangentialen Endes in einer Ausnehmung (5) des ersten Maschinenteils (2) abgestützte Klinkenelemente (8) mit gegenüber deren Teilkreis extrem kleiner Länge in Umfangsrichtung.

2. Spannvorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch verformungsstabile Klinkenelemente (8) mit verbundenen, speichenförmig radial verlaufenden, federnden Torsionsstegen (7).

3. Spannvorrichtung nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet durch eine einstückig aus Federstahlblech gefertigte Scheibenfeder (3) mit Torsionsstegen (7), einer Ringscheibe (6) und Klinkenelementen (8).

4. Spannvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch in Torsionsrichtung der Torsionsstege (7) verschränkte Klinkenelemente (8).

5. Spannvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch mindestens zwei am Umfang verteilt angeordnete Klinkenelemente (8) und damit verbundene, an einer Ringscheibe (6) angeformte Torsionsstege (7).

6. Spannvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch mindestens zwei Paare diametral gegenüberliegender Klinkenelemente (8) und einer Teilung von Rastelementen (4), wobei abwechselnd jeweils ein Paar Klinkenelemente (8) eine aktive Raststellung aufweist.

7. Spannvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen scheibenförmigen Aufbau der Maschinenteile (1, 2) mit stirnseitigen Gleitflächen (16) und dazwischenliegender, sternförmiger Scheibenfeder (3).