DE4304389A1

DE4304389A1 - Riemenspannvorrichtung

Info

Publication number: DE4304389A1
Application number: DE19934304389
Authority: DE
Inventors: Peter Dipl Ing Dr Giese
Original assignee: INA Waelzlager Schaeffler OHG
Current assignee: INA Waelzlager Schaeffler OHG
Priority date: 1993-02-13
Filing date: 1993-02-13
Publication date: 1994-08-18

Description

Die Erfindung betrifft eine Spannvorrichtung, insbesondere Riemen spannvorrichtung für den Antrieb von Hilfsaggregaten einer Brenn kraftmaschine, mit einer Druckfeder für die lineare Einwirkung auf den zu spannenden Riemen und mit einem Reibungsdämpfer, der einen in einem Zylinder gegen die Wirkung von Reibungskräften verschiebbaren, mit einer Kolbenstange verbundenen Reibkörper aufweist, welcher an dem Zylinder mit radialer Vorspannung anliegt.

Eine solche Spannvorrichtung ist aus der DE-OS 38 28 350 bekannt. Für die Dämpfung ist hier die Kombination zweier Dämpfungselemente vor gesehen. Ein Reibring aus Kunststoff liegt durch die materialeigene Elastizität unter Vorspannung an der Innenwand des Zylinders an und bildet, da er mit der Kolbenstange verbunden ist, einen linear beweglichen Reibungsdämpfer. Diesem Dämpfer mit geringer Dämpfkraft ist ein mindestens in einer Bewegungsrichtung der Spannrolle wirksamer hydraulischer Stoßdämpfer mit höherer Dämpfkraft beigefügt. Daher befindet sich in dem Zylinder ein massiver Kolben, in dem auch ein Reibring des linear beweglichen Reibungsdämpfers gehalten ist, wobei in dem Kolben ein Kugelventil mit einer Druckfeder und einem Rück flußkanal sowie achsparallele Strömungskanäle angeordnet sind, welche die beiden das Hydraulikmittel enthaltenden Kammern, die durch den Kolben voneinander getrennt sind, miteinander verbinden.

Diese Spannvorrichtung ist konstruktiv aufwendig und für bestimmte Einsatzfälle zu teuer. Bei geringeren Anforderungen an eine Spannvor richtung genügt oftmals ein kostengünstigeres, rein mechanisch ar beitendes Linear-Spannelement, welches mit mechanischer, Coulombscher Reibung die erforderliche Schwingungsdämpfung erzeugt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Spannvorrichtung so weiterzubilden, daß sie mit einem geringen Raumbedarf auskommt. Die Spannvorrichtung soll aus wenigen, einfach zu fertigenden Teilen bestehen, die hinsichtlich der erforderlichen Fertigungstoleranzen einfach beherrschbar und in der Großserie leicht zu montieren sind. Dabei soll die Dämpfungswirkung möglichst unabhängig von der fer tigungsbedingten Streubreite der Abmessungen und von dem Verschleiß über die gesamte Lebensdauer konstant sein.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Reibkörper von einem als tassenförmiger Hohlkörper ausgebildeten, zu der Kol benstange koaxialen und mit dieser nur im Bereich seiner Bodenseite verbundenen Kolben gebildet ist, der an mindestens drei Umfangsstellen jeweils einen seine radiale Aufweitung ermöglichenden durchgehenden Schlitz aufweist.

Auf der äußeren Mantelfläche des Kolbens kann ein Reibbelag auf gebracht sein. Gemeinsam mit diesem wird der Kolben so hergestellt, daß der äußere Durchmesser größer als der Innendurchmesser des Zylinders ist. Der Kolben muß daher, um eingebaut werden zu können, radial geringfügig zusammengedrückt werden. In dem im Zylinder ein gebauten Zustand ergibt sich somit eine Durchmesserverringerung für den Kolben mit dem Reibbelag und schon daraus resultiert eine Reibungskraft in Verschieberichtung der Kolbenstange.

Der Kolben kann mit dem Reibbelag einstückig ausgeführt sein. Er kann auch aus einem metallischen Werkstoff hergestellt sein, während der aufgebrachte Reibbelag aus einem Bremsbelag-Werkstoff besteht. Es ist auch möglich, den Kolben und/oder den Reibbelag aus einem polymeren Werkstoff herzustellen.

Da der Kolben durch mehrere, vorzugsweise drei in Umfangsrichtung in Abständen hintereinander angeordnete, achsparallele Schlitze in meh rere Kolbensegmente aufgeteilt und als tassenförmiger Hohlkörper ausgebildet ist, der im Bereich seiner Bodenseite mit der Kolbenstange verbunden ist, ergibt sich die Richtungsabhängigkeit der Kolben verschiebekraft aus der Verstärkung oder Verringerung der Anpreßkraft für die Reibungskraft. Eine Verstärkung tritt auf, wenn der Boden von der Kolbenstange zur Innenseite gedrückt wird, während sich eine Verringerung dann ergibt, wenn die Kolbenstange den Boden des tassen förmigen Kolbens zur Kolbenaußenseite zieht.

Es ist auch möglich, daß der Reibkörper von einer zu der Kolbenstange koaxialen zylindrischen Hülse gebildet ist, die an mindestens einer Umfangsstelle einen ihre radiale Aufweitung ermöglichenden durchgehen den Schlitz aufweist und von einer zweiten, radial nach außen wirken den Druckfeder an der inneren Oberfläche des Zylinders angedrückt ist. In diesem Fall kann die zweite Druckfeder als Spiralfeder ausgebildet sein, die mit ihrer Außenseite an der Hülse anliegt und mit ihrem in neren Ende an der Kolbenstange befestigt ist. Die Hülse kann dabei auch durch mehrere, vorzugsweise sechs in Umfangsrichtung in Abständen hintereinander angeordnete, achsparallele Schlitze in mehrere Reibseg mente aufgeteilt sein.

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

Fig. 1 eine erste Ausführung einer erfindungsgemäßen Spannvor richtung in einem Axialschnitt;

Fig. 2 eine zweite Ausführung einer erfindungsgemäßen Spannvor richtung in einem Axialschnitt;

Fig. 3 einen Querschnitt durch den Zylinder mit dem Kolben gemäß Linie III-III der Fig. 2.

Die Spannvorrichtung gemäß Fig. 1 besteht aus einem aus Blech tief gezogenen Zylinder 1, der an einem Ende durch eine Bodenwand 2 verschlossen ist. Durch das andere, offene Ende des Zylinders 1 ragt in diesen eine Kolbenstange 3 hinein. An der Bodenwand 2 ist ein Befestigungsauge 4 und an der Kolbenstange 3 ist ein Befestigungsauge 5 jeweils außerhalb des Zylinders 1 befestigt, beispielsweise an geschweißt. Der Zylinder 1 ist von einer Druckfeder 6 umgeben, die sich mit ihrem einen Ende an einem der Bodenwand 2 benachbarten Flansch 9 des Zylinders 1 und mit ihrem anderen Ende an einer zweigeteilten Scheibe 7 abstützt und die für die Vorspannung des Riemens erforderliche Spannkraft ausübt. Die Scheibe 7 ist über eine Stützscheibe 8 an dem Befestigungsauge 5 und damit an der Kolbenstange 3 abgestützt. Sie besteht aus zwei Teilen, damit die Endmontage der Druckfeder 6 möglich ist. Innerhalb des Zylinders 1 befinden sich Führungsringe 10 und 14. Ein unterer Führungsring 10, dessen innerer Durchmesser dem äußeren Durchmesser der Kolbenstange 3 entspricht, dient zur Führung der Kolbenstange 3 in axialer Richtung am Eintritt in den Zylinder 1. Mit einem oberen Führungsring 14 ist die Kol benstange 3 an ihrem oberen Ende innerhalb des Zylinders 1 gelagert.

An dem unteren Führungsring 10 schließt sich in axialer Richtung ein Reibungsdämpfer 11 an, der von einem innerhalb des Zylinders 1 befind lichen und an der Kolbenstange 3 befestigten Kolben 12 und einem Reibbelag 13 gebildet ist, wobei der Reibbelag an der äußeren Oberfläche des Kolbens 12 befestigt ist und sich an der inneren Oberfläche des Zylinders 1 abstützt. Der Kolben 12 ist ein tassen förmiges Bauteil, an dessen Boden 18 sich die Verbindungsstelle mit der Kolbenstange 3 befindet. Hierfür stützt sich der Boden 18 des Kolbens 12 mit seiner Außenseite an dem oberen Führungsring 14 axial ab, während sich der Führungsring 14 an der Kolbenstange 3 axial abstützt. An seiner Innenseite ist der Boden 18 axial von einem verstemmten Endbereich 15 der Kolbenstange 3 gehalten.

Der Kolben 12 weist mindestens drei durchgehende achsparallele Schlitze 16 am Umfang seiner Zylinderwand auf. Im vorliegenden Ausfüh rungsbeispiel sind acht Schlitze 16 vorgesehen, die jeweils zu dem benachbarten Schlitz um denselben Umfangswinkel versetzt sind, so daß sich acht gleiche Kolbensegmente 17 ergeben. Infolge dieser Ausbildung kann der Kolben 12 mit dem Reibbelag 13 bei seiner Herstellung einen gegenüber dem Innendurchmesser des Zylinders 1 etwas größeren Außendurchmesser erhalten. Um den Kolben 12 in den Zylinder 1 einset zen zu können, muß der Kolben dann radial etwas zusammengedrückt werden. Der eingebaute Kolben sitzt dann mit einer radialen Vorspan nung in dem Zylinder 1, die die Reibungskraft zwischen dem Reibbelag 13 und der Innenwand des Zylinders erzeugt. Der Außendurchmesser des Kolbens 12 mit dem Reibbelag 13 ist also größer als der Innen durchmesser des Zylinders 1. Im eingebauten Zustand ergibt sich somit eine Durchmesserverringerung für den Kolben und damit eine Vorspan nung, aus welcher eine Reibungskraft in Verschieberichtung der Kol benstange 3 resultiert.

Der Kolben 12 kann aus Kunststoff oder Metall bestehen. Der Reibbelag 13 kann ein Kunststoff- oder Brems-/Kupplungsbelag sein. Er kann auch mit einem Kunststoffkolben einstückig ausgeführt und damit an den Kolben 12 angearbeitet sein. Die Richtungsabhängigkeit der Kolben verschiebekraft resultiert aus der Verstärkung oder Verringerung der Anpreßkraft und damit der Reibungskraft.

Am Übergang von dem Boden 18 zu dem zylindrischen Bereich ist jeweils der Schlitz 16 durch einen abgewinkelten Schlitzfortsatz 19 ver längert, der sich im Bodenbereich befindet. Hierdurch ergeben sich für die Kolbensegmente 17 Schwenkbereiche 20. Beim Einfahren der Kol benstange 3 in den Zylinder 1 bewirkt die Axialkraft der Kolbenstange an jedem Kolbensegment 17 ein Verschwenkmoment um den Schwenkbereich 20, so daß die Radialkraft, mit der das Kolbensegment 17 an die Zylin derwand gedrückt wird, sich vergrößert. Beim Einfahren der Kol benstange 3 in den Zylinder 1 ergibt sich damit eine größere Reibungs kraft, die der Bewegung des Kolbens 12 entgegenwirkt, als beim Ausfah ren der Kolbenstange 3 aus dem Zylinder 1 heraus. In diesem letzteren Fall wirkt das von der Kolbenstange 3 erzeugte Schwenkmoment der jenigen Kraft, mit der das Kolbensegment 17 an die innere Oberfläche des Zylinders 1 gedrückt wird, entgegen. Mit dieser Anordnung ergibt sich somit eine richtungsabhängige Coulombsche Reibungsdämpfung.

Um eine größere Lagerbasis des Kolbens 12 in dem Zylinder 1 zu erhal ten, kann der in Fig. 1 an der Unterseite des Kolbens 12 erkennbare Boden für die Befestigung mit der Kolbenstange 3 auch an die Oberseite des Kolbens 12 verlegt werden. In Fig. 1 würde sich dann das Bild einer umgekehrten Tasse für den Kolben 12 ergeben.

Die Spannvorrichtung gemäß Fig. 2 ist mit ihren äußeren Bauteilen ebenso aufgebaut, wie die Spannvorrichtung nach Fig. 1. Innerhalb des Zylinders 1 ist statt des Kolbens hier jedoch eine zylindrische Hülse 21 aus einem polymeren Werkstoff angeordnet. Diese weist insgesamt sechs achsparallele Schlitze 22 in Abständen in Umfangsrichtung hintereinander auf, so daß die Hülse 21, wie aus Fig. 3 erkennbar, in sechs gleiche Reibsegmente 23 aufgeteilt ist.

Die Reibsegmente 23 werden von einer Spiralfeder 24, die hier als zweite Druckfeder verwendet ist, radial an die innere Oberfläche des Zylinders 1 gedrückt. Dabei stützt sich die Außenseite der Spiralfeder 24 an den Reibsegmenten 23 ab, während das innere Ende der Spiralfeder 24 an der Kolbenstange 3 befestigt ist. Bei diesem so ausgebildeten Reibungsdämpfer 25 ist die Spiralfeder 24 über eine Montagescheibe 27 in einer axialen Richtung an der Kolbenstange 3 abgestützt, während sie in der anderen Richtung über einen Führungsring 26 an dem verstem mten Endbereich 15 der Kolbenstange 3 axial abgestützt ist.

Die für die Dämpfung erforderliche Reibung zwischen den Reibsegmenten 23 der Hülse 21 und der inneren Oberfläche des Zylinders 1 wird hier durch die Radialkraft der Spiralfeder 24 erzeugt, unabhängig davon, ob die Kolbenstange 3 weiter in den Zylinder 1 hinein- oder aus ihm herausfährt. Diese Spannvorrichtung bewirkt also eine richtungsunab hängige Coulombsche Dämpfung.

Bezugszeichenliste

1 Zylinder
2 Bodenwand
3 Kolbenstange
4 Befestigungsauge
5 Befestigungsauge
6 Druckfeder
7 zweigeteilte Scheibe
8 Stützscheibe
9 Flansch
10 unterer Führungsring
11 Reibungsdämpfer
12 Kolben
13 Reibbelag
14 oberer Führungsring
15 verstemmter Endbereich
16 Schlitz
17 Kolbensegment
18 Boden
19 Schlitzfortsatz
20 Schwenkbereich
21 Hülse
22 Schlitz
23 Reibsegment
24 Spiralfeder
25 Reibungsdämpfer
26 Führungsring
27 Montagescheibe.

Claims

1. Spannvorrichtung, insbesondere Riemenspannvorrichtung für den Antrieb von Hilfsaggregaten einer Brennkraftmaschine, mit einer Druck feder für die lineare Einwirkung auf den zu spannenden Riemen und mit einem Reibungsdämpfer, der einen in einem Zylinder gegen die Wirkung von Reibungskräften verschiebbaren, mit einer Kolbenstange verbundenen Reibkörper aufweist, welcher an dem Zylinder mit radialer Vorspannung anliegt, dadurch gekennzeichnet, daß der Reibkörper von einem als tassenförmiger Hohlkörper ausgebildeten, zu der Kolbenstange (3) koaxialen und mit dieser nur im Bereich seiner Bodenseite verbundenen Kolben (12) gebildet ist, der an mindestens drei Umfangsstellen jeweils einen seine radiale Aufweitung ermöglichenden durchgehenden Schlitz (16) aufweist.

2. Spannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der äußeren Mantelfläche des Kolbens (12) und der inneren Oberfläche des Zylinders (1) ein Reibbelag (13) angeordnet ist, der an dem Kolben (12) befestigt ist.

3. Spannvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (12) mit dem Reibbelag (13) einstückig ausgeführt ist.

4. Spannvorrichtung, insbesondere Riemenspannvorrichtung für den Antrieb von Hilfsaggregaten einer Brennkraftmaschine, mit einer Druck feder für die lineare Einwirkung auf den zu spannenden Riemen und mit einem Reibungsdämpfer, der einen in einem Zylinder gegen die Wirkung von Reibungskräften verschiebbaren, mit einer Kolbenstange verbundenen Reibkörper aufweist, welcher an dem Zylinder mit radialer Vorspannung anliegt, dadurch gekennzeichnet, daß der Reibkörper von einer zu der Kolbenstange (3) koaxialen zylindrischen Hülse (21) gebildet ist, die an mindestens einer Umfangsstelle einen ihre radiale Aufweitung er möglichenden durchgehenden Schlitz (22) aufweist und von einer zweiten, radial nach außen wirkenden Druckfeder an der inneren Oberfläche Zylinders (1) angedrückt ist.

5. Spannvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (21) durch mehrere, vorzugsweise sechs in Umfangsrichtung in Abständen hintereinander angeordnete, achsparallele Schlitze (22) in mehrere Reibsegmente (23) aufgeteilt ist.

6. Spannvorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Druckfeder als Spiralfeder (24) ausgebildet ist, die mit ihrer Außenseite an der Hülse (21) bzw. an den Reibsegmenten (23) anliegt und mit ihrem inneren Ende an der Kolbenstange (3) befestigt ist.

7. Spannvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (12) aus einem metallischen Werkstoff hergestellt ist.

8. Spannvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Reibbelag (13) aus einem Bremsbelag-Werkstoff besteht.

9. Spannvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (12) und/oder der Reibbelag (13) bzw. die Hülse (21) oder die Reibsegmente (23) aus einem polymeren Werkstoff hergestellt sind.