DE4338446A1

DE4338446A1 - Riemenspanneinrichtung

Info

Publication number: DE4338446A1
Application number: DE4338446A
Authority: DE
Inventors: Henrik Dipl Ing Dr Brehler; Stefan Dipl Ing Klein; Martin Dipl Ing Sprick
Original assignee: INA Waelzlager Schaeffler OHG
Current assignee: IHO Holding GmbH and Co KG
Priority date: 1993-11-10
Filing date: 1993-11-10
Publication date: 1995-05-18
Also published as: US5503599A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Spanneinrichtung für Zugmittel wie Riemen und Ketten, mit einem gegenüber einem ortsfesten Maschinen teil drehbar gelagerten und mittels einer Feder gegen das Zugmittel angefedertem Spannarm, an dem Spannmittel, insbesondere eine Spann rolle zur Anlage an das Zugmittel vorgesehen sind, und mit einem zwischen dem ortsfesten Maschinenteil und einem spannarmfesten Teil angeordneten Reibelement.

Eine derartige Spanneinrichtung ist beispielsweise durch die DE-C-41 24 636 bekanntgeworden. Derartige Spanneinrichtungen werden in Riementrieben von Kraftfahrzeugmotoren eingesetzt. Die Belastung des Riemens während des Betriebes variiert infolge der Kurbelwelle nungleichförmigkeiten, infolge von Wärmedehnungen des Motorblocks und infolge von Aggregatebelastungen. Bei konstanter Kurbelwellendrehzahl und konstanter Belastung von im Riementrieb angeordneten Nebenaggrega ten liegen die Spannungsschwankungen in einem durch Versuche ermittel baren Bereich, so daß der Spannarm in einem annähernd konstanten Drehwinkelbereich arbeitet. Nun sind Betriebszustände denkbar, in denen die Riemenspannung impulsartig ansteigt, die sich als wachsendes Drehmoment auf die Drehachse des Spannarms auswirkt, wobei die direkt einsetzende Wirkung der Reibscheibe dieser Spannungserhöhung im Riemen eine hohe Dämpfungskraft unmittelbar entgegensetzt. Dadurch werden Spannungsspitzen im Riemen erreicht, die die zulässigen Riemenspannun gen übersteigen können. Die zwischen der Reibscheibe und ihren Reib partnern herrschende Haftreibung wird bei einem entsprechend hohen Drehmoment an der Drehachse überschritten; bei der gegenüber der Haftreibung niedrigen Gleitreibung sind außerdem unerwünscht große Auslenkungen des Spannarms denkbar.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Spanneinrichtung nach dem Oberbegriff derart weiterzubilden, daß auch bei impulsartigem Anwachsen der Riemenspannung die zulässige Spannung nicht überschrit ten wird.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß zwischen dem ortsfesten Maschinenteil und dem spannarmfesten Teil in einer Reihen schaltung ein in den Schwenkrichtungen des Spannarms elastisch ver formbares Federelement und das Reibelement angeordnet sind, wobei die elastische Verformung des Federelementes durch die zwischen dem span narmfesten Teil und dem ortsfesten Maschinenteil wirkende Haftreibung begrenzt ist.

Bei kleinen Auslenkungen des Spannarms wird lediglich das elastisch verformbare Federelement, vorzugsweise ein Elastomer verformt; die Reibscheibe bleibt jedoch in Haftreibkontakt mit ihren Reibpartnern. Infolge eines impulsartigen Anwachsens der Riemenspannung ist das in das Federelement eingeleitete Drehmoment so groß, daß die Haftreibung überwunden und in Gleitreibung übergeht. Das Reibelement steht dabei in Gleitreibungskontakt mit wenigstens einem ihrer Reibpartner. Das bedeutet, daß das Federelement nicht weiter verdreht wird; bei diesen großen Spannarmauslenkungen dämpft die Reibscheibe die Spannarmbewe gungen.

Eine zweckmäßige erfindungsgemäße Weiterbildung gemäß Anspruch 2 sieht vor, daß eine Drehachse des Spannarms gegenüber einer Hülse unter Zwischenschaltung des Federelementes begrenzt drehbar und daß die Hülse gegenüber dem ortsfesten Maschinenteil drehbar gelagert ist. Bei dieser Weiterbildung läßt sich gemäß Anspruch 3 in vorteilhafter Weise das Federelement in einem von der Hülse und der Drehachse begrenzten Ringraum anordnen. In diesem Ringraum können auch Lager zur Lagerung der Drehachse gegenüber der Hülse angeordnet sein.

Gemäß Anspruch 4 ist es zweckmäßig, daß zwischen einander zugewandten und zueinander parallelen Stirnseiten eines an der Hülse vorgesehen Radialflansches und des Gehäuses das als Reibscheibe ausgebildete Reibelement angeordnet ist. Die radiale Erstreckung dieser Stirnseiten bzw. der Durchmesser der Reibscheibe wird entsprechend dem geforderten Haftreibmoment ausgelegt.

Bei einer Spanneinrichtung, bei der eine Drehachse des Spannarms einen Radialflansch aufweist, ist es gemäß Anspruch 5 zweckmäßig, daß zwi schen dem Radialflansch und einer dem ortsfesten Maschinenteil zu geordneten Anlagefläche eine Reibscheibe und ein vorzugsweise als Scheibe ausgebildetes Federelement in Reihe angeordnet sind. Bei dieser Ausführung ist besonders vorteilhaft, daß auf die oben be schriebene Hülse vollständig verzichtet werden kann.

Nachstehend wird die Erfindung anhand von zwei in zwei Figuren darge stellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Spann einrichtung und

Fig. 2 einen Längsschnitt durch eine weitere erfindungsgemäße Spanneinrichtung.

Die in Fig. 1 dargestellte Spanneinrichtung weist einen Spannarm 1 und eine daran befestigte Spannrolle 2 auf, die zur Anlage an einen nicht dargestellten Treibriemen vorgesehen ist. Eine Drehachse 3 des Spannarms 1 ist in einer Hülse 4 drehbar gelagert. Die Hülse 4 wieder um ist in einer Gehäusebohrung 5 eines Gehäuses 6 koaxial angeordnet und gegenüber diesem Gehäuse 6 drehbar gelagert. An ihrem von dem Spannarm 1 abgewandten Ende weist die Drehachse 3 einen Radialflansch 7 auf, zwischen dessen dem Spannarm 1 zugewandte Stirnseite 8 und einer dazu parallelen gehäuseseitigen Stirnseite 9 eine Reibscheibe 10 angeordnet ist. Zwischen der Drehachse 3 und der Hülse 4 ist ein hohlzylindrisches Elastomer 11 eingefügt, dessen Mantelflächen mit der Drehachse 3 bzw. mit der Hülse 4 fest verbunden ist.

Zur Anfederung des Spannarms 1 gegen den nicht dargestellten Riemen ist eine Schraubendrehfeder 12 vorgesehen, die einerseits an dem Spannarm 1 und andererseits an dem Gehäuse 3 abgestützt ist. Eine axiale Federkraftkomponente bewirkt, daß die Reibscheibe 10 zwischen den Stirnseiten 8, 9 axial eingespannt ist.

Die Drehachse 3 ist in der Hülse 4 mittels Lager 13 gelagert.

Die Wirkungsweise dieser erfindungsgemäßen Spanneinrichtung wird nachstehend näher erläutert:

Wird über den Spannarm 1 ein Drehmoment in die Drehachse 3 eingelei tet, dreht diese zunächst gegenüber der Hülse 4. Dabei wird das Ela stomer 11 verdreht. Die Kraft, die das Elastomer 11 seinem Verdrehen entgegensetzt, wächst mit zunehmender Auslenkung des Spannarms 1. Die Kraft wächst dann nicht weiter an, wenn bei Erreichen einer bestimmten Auslenkung des Spannarms das Drehmoment, welches das Elastomer 11 auf die Hülse 4 überträgt, größer ist als das Haftreibmoment zwischen der Reibscheibe 10 und dem anliegenden Radialflansch 7 bzw. dem Gehäuse 6. Die nun einsetzende Gleitreibung zwischen dem Radialflansch 7 und dem Gehäuse 6 in den Drehrichtungen des Spannarms 1 bewirkt, daß das Elastomer 11 nicht weiter verdreht wird. Auf diese Art und Weise wird zuverlässig verhindert, daß die zulässige Riemenspannung überschritten wird. Ist die Gleitbewegung zwischen dem Radialflansch 7 und dem Gehäuse 6 beendet, und findet eine gegenläufige Spannarmbewegung statt, wird das Elastomer 11 in Richtung auf seine unverdrehte Lage zurückgedreht. Ist diese Verdrehung vollends aufgehoben, befindet sich das Elastomer in seiner Nullage. Mit einer Gleitbewegung des Radial flansches 7 gegenüber dem Gehäuse 6 geht zwangsläufig eine Verschie bung dieser Nullage einher, und zwar um den Drehwinkel, den der Radial flansch 7 gegenüber dem Gehäuse gedreht wird.

Bei der in Fig. 2 dargestellten erfindungsgemäßen Spanneinrichtung entfällt die oben beschriebene und in der Fig. 1 dargestellte Hülse. Die Drehachse 3 weist an ihrem von dem Spannarm 1 abgewandten Ende einen Radialflansch 14 auf, zwischen dem und einer dem Gehäuse 6 zugeordneten Anlagefläche 15 eine Reibscheibe 16 und eine Scheibe 17 aus leicht verformbarem, elastomeren Werkstoff angeordnet ist. Die Wirkungsweise dieser Spanneinrichtung ist analog zu dem oben beschrie benen Ausführungsbeispiel: Bei Auslenkungen des Spannarms 1 wird zunächst die Scheibe 17 auf Drehung belastet und verformt. Erst bei Erreichen eines in der Scheibe 17 gespeicherten Drehmomentes wird die Haftreibung der Reibscheibe 16 mit ihren Reibpartnern überwunden. Bei einer weiteren Auslenkung des Spannarms 1 findet eine Gleitbewegung der Reibscheibe 16 gegenüber der Anlagefläche 15 statt. Die Anlageflä che 15 kann wie hier dargestellt an einem drehfest mit dem Gehäuse 6 verbundenen Stahlring 18 ausgebildet sein, aber auch unmittelbar an dem Gehäuse 6.

Bezugszeichenliste

1 Spannarm
2 Spannrolle
3 Drehachse
4 Hülse
5 Gehäusebohrung
6 Gehäuse
7 Radialflansch
8 Stirnseite
9 Stirnseite
10 Reibscheibe
11 Elastomer
12 Schraubendrehfeder
13 Lager
14 Radialflansch
15 Anlagefläche
16 Reibscheibe
17 Scheibe
18 Stahlring

Claims

1. Spanneinrichtung für Zugmittel wie Riemen und Ketten, mit einem gegenüber einem ortsfesten Maschinenteil (6) drehbar gelagerten und mittels einer Feder (12) gegen das Zugmittel angefedertem Spannarm (1), an dem Spannmittel, insbesondere eine Spannrolle (2) zur Anlage an das Zugmittel vorgesehen sind, und mit einem zwischen dem orts festen Maschinenteil (6) und einem spannarmfesten Teil (14, 7) an geordneten Reibelement (10, 16), dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem ortsfesten Maschinenteil (6) und dem spannarmfesten Teil (14, 7) in einer Reihenschaltung ein in den Schwenkrichtungen des Spannarms (1) elastisch verformbares Federelement (11, 17) und das Reibelement (10, 16) angeordnet sind, wobei die elastische Verformung des Feder elementes (11, 17) durch die zwischen dem spannarmfesten Teil (7, 14) und dem ortsfesten Maschinenteil (6) wirkende Haftreibung begrenzt ist.

2. Spanneinrichtung nach Anspruch 1, bei der der Spannarm (1) eine Drehachse aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehachse (3) des Spannarms (1) gegenüber einer Hülse (4) unter Zwischenschaltung des Federelementes (11) begrenzt drehbar und daß die Hülse (4) gegenüber dem ortsfesten Maschinenteil (6) drehbar gelagert ist.

3. Spanneinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Federelement (11) in einem von der Hülse (4) und der Drehachse (3) be grenzten Ringraum angeordnet ist.

4. Spanneinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen einander zugewandten und zueinander parallelen Stirnseiten (8, 9) eines an der Hülse (4) vorgesehenen Radialflansches (7) und des Gehäuses (6) das als Reibscheibe (10) ausgebildete Reibelement an geordnet ist.

5. Spanneinrichtung nach Anspruch 1, bei der eine Drehachse (3) des Spannarms (1) einen Radialflansch (14) aufweist, dadurch gekennzeich net, daß zwischen dem Radialflansch (14) und einer dem ortsfesten Maschinenteil (6) zugeordnete Anlagefläche (15) eine Reibscheibe (16) und ein vorzugsweise als Scheibe (17) ausgebildetes Federelement in Reihe angeordnet sind.