DE4340865A1

DE4340865A1 - Spannvorrichtung für Zugmitteltriebe

Info

Publication number: DE4340865A1
Application number: DE4340865A
Authority: DE
Inventors: Herbert Graf; Alfred Dipl Ing Strasser; Ralf Dipl Ing Walter
Original assignee: INA Waelzlager Schaeffler OHG
Current assignee: INA Waelzlager Schaeffler OHG
Priority date: 1993-12-01
Filing date: 1993-12-01
Publication date: 1995-06-08
Also published as: DE4499328D2; WO1995015450A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Spannvorrichtung für einen Zugmitteltrieb, insbesondere nach den oberbegriffsbildenden Merkmalen der Patentan sprüche 1 und 2.

Aus der EP-A-0 456 142 ist eine Spannvorrichtung dieser Gattung be kannt. Diese Vorrichtung verfügt über zwei die Spannrolle gegenüber einem Zugmitteltrieb verstellende Exzenter. Als erster Exzenter ist ein Tragbolzen vorgesehen, der über eine außermittige Bohrung verfügt, durch die eine Schraube geführt ist. Zur Voreinstellung der Spannvor richtung wird die Schraube gelöst und die gesamte Spannvorrichtung um die Schraube verschwenkt. Auf den Tragbolzen ist über ein Gleitlager der Arbeitsexzenter drehbar gelagert. Auf einer Mantelfläche des topfartig gestalteten Arbeitsexzenters ist die Spannrolle wälzgelagert angeordnet, die durch eine am Arbeitsexzenter angreifende Torsions feder an den Zugmitteltrieb anliegt.

Das zwischen dem Tragbolzen und dem Arbeitsexzenter eingesetzte Gleit lager vergrößert nachteilig sowohl den Bauteileumfang als auch den radialen Bauraum der Spannvorrichtung. Außerdem ist für die bekannte Spannvorrichtung keine die Korrosion an den Stahlteilen verhindernde Maßnahme vorgesehen, die bei einem Fahrzeugeinsatz von Vorteil ist, da diese einem Salznebel ausgesetzt sein kann, der die Korrosion fördert.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine die Funktionssicherheit erhöhende, den Bauteileumfang und die Herstellkosten reduzierbare Spannvorrichtung zu schaffen, die außerdem eine vergrößerte Exzen trizität aufweist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale der Ansprüche 1 und 2 gelöst.

Gemäß Anspruch 1 ist der Arbeitsexzenter unmittelbar auf dem Tragbol zen schwenkbar angeordnet. Durch den Entfall des Gleitlagers im Ver gleich zur bisherigen Bauweise verringert sich vorteilhaft der erfor derliche Bauteileumfang der Spannvorrichtung. Außerdem begünstigt diese Anordnung eine Vergrößerung der Exzentrizität, entsprechend der Wanddicke des bisherigen Gleitlagers.

Der Erfindungsgedanke sieht weiter eine Werkstoffwahl der Kontaktpart ner, Arbeitsexzenter und Tragbolzen vor, mit der ein definierter Reibwert erzielbar ist und damit eine hohe Funktionstüchtigkeit und Lebensdauer der Spannvorrichtung.

Alternativ ist erfindungsgemäß zur Einhaltung eines Reibwertes am Tragbolzen und in der Aufnahmebohrung des Arbeitsexzenters eine Ober flächenbehandlung im Bereich der Kontaktflächen vorgesehen.

Der Erfindungsgedanke schließt alternativ zum bisherigen Gleitlager auch ein extrem dünnwandiges Gleitlager ein, das nahezu eine Folien stärke aufweist und durch das ebenfalls vorteilhaft die Exzentrizität vergrößert werden kann.

Durch die kombinierte Maßnahme, zum einen auf die Gleitlagerung zu verzichten oder diese extrem dünnwandig zu gestalten und zum anderen durch eine Werkstoffpaarung oder Oberflächenbehandlung das Reibungs verhalten zwischen dem Grund- und Gegenkörper, d. h. dem starren Tragbolzen und dem darauf oszillierenden Arbeitsexzenter zu definie ren, wird der Anwendungsbereich vergrößert. Die erfindungsgemäße Spannvorrichtung ermöglicht außerdem durch den Verzicht auf das Gleit lager eine kompakte Bauweise, ohne daß sich dadurch die Verschleißfe stigkeit zwischen dem Tragbolzen und dem Arbeitsexzenter nachteilig vergrößert und damit eine kostengünstige Herstellung erreichbar ist.

Der in Anspruch 2 unter Schutz gestellte Erfindungsgedanke sieht vor, alle Stahlteile der Spannvorrichtung mit einem allseitigen Korrosions schutz zu versehen. Die in ein Fahrzeug eingesetzte Spannvorrichtung ist im Winter Salzwasser ausgesetzt, das sich durch Salz bildet, das auf Straßen zur Verhinderung einer Eisbildung eingesetzt wird. Die mit Salzwasser in Verbindung tretenden Stahlteile neigen zur Korrosion, wodurch die Funktion und die Lebensdauer der Spannvorrichtung beein trächtigt wird, was sich nachteilig auf die Standzeit der Brennkraft maschine auswirken kann, die mit der Spannvorrichtung ausgerüstet ist und damit auf die Verfügbarkeit des Fahrzeugs.

Die erfindungsgemäße allseitige Korrosionsschutzbehandlung wird an jedem Stahlteil der Spannvorrichtung vor der Montage durchgeführt. Der Schutz erfaßt somit auch alle Phasen und Radien und verhindert dadurch beispielsweise auch eine Unterrostung von Dichtungen.

Nachfolgend sind vorteilhafte Ausgestaltungen des in Anspruch 1 unter Schutz gestellten Erfindungsgedankens näher erläutert.

Gemäß Anspruch 3 ist für den Tragbolzen ein Sinterwerkstoff vorgese hen. Dazu eignet sich insbesondere ein kupferhaltiger Sinterstahl, der sich durch eine hohe Formgenauigkeit und Druckbeanspruchung auszeich net. Die Verwendung eines Sinterformteils ermöglicht auch die Her stellung eines einstückigen Tragbolzens. Die bislang als separates Teil stirnseitig am Tragbolzen befestigte Scheibe, die als Axialfixie rung des Arbeitsexzenters dient, kann bei dem vorgeschlagenen Her stellverfahren, einem Sinterformteil, einstückig mit dem Tragbolzen verbunden, d. h. Bestandteil des Tragbolzens sein.

Zur Verbesserung des Reibungsverhaltens und damit der Verschleißfe stigkeit eines aus Sinterstahl gefertigten Tragbolzens ist erfindungs gemäß dieser mit einem dickflüssigen, hochtemperaturbeständigen Öl oder Fett getränkt. Vorteilhaft ist auch der Arbeitsexzenter als ein Sinterformteil herstellbar.

Weiter sind nach Anspruch 4 als Werkstoffe sowohl für den Tragbolzen als auch für den Arbeitsexzenter verstärkte Thermoplaste oder Duro plaste, insbesondere glasfaserverstärkte Thermoplaste verwendbar. Diese durch ein Spritzgießverfahren zu verarbeitende Werkstoffe eignen sich zur Schaffung einer Form des Arbeitsexzenters oder des Tragbol zens. Verstärkte Thermoplaste oder Duroplaste zeichnen sich durch eine hohe Formstabilität aus, sind verschleißfest und bieten außerdem einen Gewichtsvorteil gegenüber einem Stahlwerkstoff.

Als weiterer Werkstoff ist nach Anspruch 5 erfindungsgemäß Keramik vorgesehen. Dazu eignet sich vorteilhaft eine Hochleistungskeramik, z. B. Silizium-Nitrid, sowohl für den Tragbolzen als auch für den Ar beitsexzenter. Diese Keramik zeichnet sich neben einer hohen Formbe ständigkeit und Verschleißfestigkeit gleichzeitig auch durch eine hohe Zähigkeit aus. Damit eignet sich dieser Werkstoff für diese Bauteile der Spannvorrichtung, die unmittelbar aufeinander gleiten.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist nach Anspruch 6 vorgesehen, den Tragbolzen und den Arbeitsexzenter im Kontaktbereich beider Bauteile mit PTFE (Polytetrafluorethylen) zu beschichten. PTFE zeichnet sich durch eine hohe Verschleißfestigkeit und Temperaturbe ständigkeit aus und wirkt reibungsmindernd. Erfindungsgemäß kann der gesamte Kontaktbereich eine PTFE-Beschichtung erhalten oder es sind spezielle PTFE-Ringe, z. B. Baumwollringe in Verbindung mit PTFE vorgesehen, die in Umlaufnuten geführt am benachbarten Bauteil anlie gen.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht gemäß Anspruch 7 vor, den Kontaktbereich zwischen dem Arbeitsexzenter und dem Tragbolzen mit einer Molybdän-Beschichtung, insbesondere Molybdän-Disulfid (MoS₂) zu versehen. Mit dieser kostengünstigen Beschichtung ist insbesondere das Reibungsverhalten deutlich reduzierbar.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der in Anspruch 2 ausgeführten Erfindung sind nachfolgend näher erläutert.

Gemäß Anspruch 8 ist zur Erreichung eines wirksamen kostengünstigen Korrosionsschutzes eine Zink-Eisenbeschichtung in Verbindung mit einer Gelb- oder Schwarz-Chromatierung vorgesehen. Diese Beschichtung ge währleistet einen allseitigen Rostschutz und verhindert beispielsweise auch eine Unterrostung von Dichtungen, mit denen das Wälzlager der Spannvorrichtung abgedichtet ist. Die in einer Stärke von 0,0005 bis 0,003 mm aufgetragene ZnFe-Schicht überschreitet vorteilhaft nicht die Oberflächenrauhigkeit der Wälzlagerbauteile der Spannvorrichtung. Für ein mit dieser Beschichtung versehenes Wälzlager bleibt sowohl die tribologische Beanspruchung wie auch eine Überrollung der Wälzkörper ohne nachteilige Folgen für die Lebensdauer. Die Beschichtung zeichnet sich vorteilhaft dadurch aus, daß sich deren Nichteisenschicht bei Be anspruchungen in das Rauhigkeitsprofil des betreffenden Bauteils ein drücken und dort festhaften. Spannvorrichtungen, deren Stahlteile eine solche ZnFe-Beschichtung aufweisen, erfüllen ebenfalls die Forderungen des in DIN 50 021 festgelegten Prüfverfahrens zum Salzsprühtest.

Als geeignete Maßnahme für einen Korrosionsschutz ist nach Anspruch 9 eine Brünierung vorgesehen, mit der ebenfalls eine dünne Schutzschicht auf Eisen- bzw. Stahlteile aufgebracht werden kann. Das Brünieren kann mit einer Phosphatierung kombiniert werden, bei der die zu behandeln den Bauteile in eine Phosphatlösung getaucht werden.

Ein wirksamer Korrosionsschutz zwischen den unmittelbar in Berührung stehenden Bauteilen, dem Tragbolzen und dem Arbeitsexzenter ist nach Anspruch 10 ebenfalls erreichbar durch ein Verchromen der Kontakt flächen.

Erfindungsgemäß kann nach den Ansprüchen 11 bis 13 die Korrosions schutzschicht ebenfalls nachfolgende unterschiedliche Werkstoffzusam mensetzungen aufweisen, abhängig vom Basiswerkstoff des Arbeitsexzen ters und des Tragbolzens.

So ist es möglich, der metallischen Korrosionsschutzschicht Eisen, Zinn, Kupfer, Blei oder Chrom zuzusetzen (Anspruch 11). Außerdem kann es sich anbieten, eine Zink-Kobalt- (Anspruch 12) oder eine Zink- Nickel-Schicht (Anspruch 13) einzusetzen.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnung ver wiesen in Verbindung der Figurenbeschreibung, in der ein Ausführungs beispiel dargestellt ist.

Die Figur zeigt eine Spannvorrichtung 1, die mit einer Spannrolle 2 über eine Lauffläche 3 an einem nicht näher dargestellten Treibriemen anliegt. Das Wälzlager 6 weist Wälzkörper 8 auf, die in einem Käfig 9 geführt sind und an Laufbahnen 10 und 11 des Außenrings 5 und eines Arbeitsexzenters 12 abrollen. Weiterhin sind im Außenring 5 jeweils stirnseitig Radialdichtringe 13 angeordnet, die am Außenumfang des Arbeitsexzenters 12 gleitend das Innere des Wälzlagers 6 abdichten. Der Arbeitsexzenter 12 ist im wesentlichen tassenförmig ausgebildet, d. h. dieser besteht aus einem äußeren Ringabschnitt 14, der konzen trisch zur Spannrolle 2 verlaufend die Wälzkörper 8 aufnimmt, aus einem stirnseitigen Bord 15 und einem inneren ringförmigen Nabenab schnitt 16, der exzentrisch zum äußeren Ringabschnitt verläuft und einen Kontaktbereich 17 zur Aufnahme eines zylindrischen Tragbolzens 18 aufweist. Zwischen dem inneren ringförmigen Nabenabschnitt 16 und dem äußeren Ringabschnitt 14 wird aufgrund der tassenförmigen Aus bildung des Arbeitsexzenters 12 ein exzentrischer Raum 19 zur Aufnahme einer Schraubenfeder 20 geschaffen. Der Tragbolzen 18 ist unmittelbar in dem Kontaktbereich 17 geführt. Zur Erreichung eines optimalen Reibungsverhaltens ist der Kontaktbereich 17 zwischen dem Arbeits exzenter 12 und dem Tragbolzen 18 beschichtet. Durch den Tragbolzen 18, der im wesentlichen eine zylindrische Gestalt aufweist, führt eine achsparallele Befestigungsbohrung 21, die somit wiederum einen exzen trischen Verlauf zur Symmetrieachse des Kontaktbereichs 17 des Arbeits exzenters 12 aufweist. In die Befestigungsbohrung 21 ist eine Befesti gungsschraube 22 eingesetzt, über welche der Tragbolzen 18 mit einer Grundplatte 23, bei der es sich üblicherweise um ein Maschinenteil eines Kurbelgehäuses oder eines Zylinderkopfes einer Brennkraftmaschi ne handelt, verspannt ist. Der Tragbolzen 18 weist an seinem über dem Arbeitsexzenter 12 vorstehenden stirnseitigen Abschnitt einen Schrau benkopf 24 auf, über welchen der Tragbolzen 18 gegenüber dem Arbeits exzenter 12 mittels eines Werkzeugs verdrehbar ist.

An seinem anderen der Grundplatte 23 zugewandten Ende ist der Tragbol zen 18 in einem Führungselement 25 geführt. Dieses Führungselement 25 weist eine Nabe 26 auf, in der der Tragbolzen 18 frei drehbar geführt ist, und besteht weiterhin aus einem radialen Führungsarm 27. Der Führungsarm 27 nimmt im Bereich seines dem Tragbolzen 18 abgewandten Endes einen Stift 28 auf, der in einem radial zum Tragbolzen 18 ver laufenden Langloch 29 der Grundplatte 23 geführt ist. Aufgrund seiner Fixierung über den Stift 28 im Langloch 29 kann der Führungsarm 27 bei einer Verdrehung des Tragbolzens 18 pleuelstangenähnliche Bewegungen ausführen. Am Führungsarm 27 und am Bord 15 des Arbeitsexzenters 12 sind durch einen Stanzvorgang Laschen 30 ausgebildet, an welchen die Schraubenfeder 20 angelenkt ist. Diese beiden Anlenkpunkte (Laschen 30) liegen vorzugsweise in einer radialen Ebene. Die Nabe 26 und der ringförmige innere Nabenabschnitt 16 des Arbeitsexzenters 12 weisen abwechselnd segmentartige Vorsprünge 31, 32 auf, die in entsprechende Ausnehmungen 33, 34 mit einem Umfangsspiel eingreifen. Durch diese Vorsprünge 31, 32 sowie Ausnehmungen 33, 34 wird eine Begrenzung der Schwenkbewegung des Arbeitsexzenters 12 gegenüber dem Führungselement 25 erreicht. Am äußeren Ringabschnitt 14 des Arbeitsexzenters 12 ist weiterhin über ein Nabenteil 35 ein Zeiger 36 befestigt, der mit einer Markierung 37 zusammenwirkt. Zur Erreichung eines wirksamen Korro sionsschutzes sind alle Stahlteile der Spannvorrichtung 1 mit einer Korrosionsschutzschicht versehen.

Bezugszeichenliste

1 Spannvorrichtung
2 Spannrolle
3 Lauffläche
4 Nabe
5 Außenring
6 Wälzlager
7 Ausnehmung
8 Wälzkörper
9 Käfig
10 Laufbahn
11 Laufbahn
12 Arbeitsexzenter
13 Radialdichtring
14 Ringabschnitt
15 Bord
16 Nabenabschnitt
17 Kontaktbereich
18 Tragbolzen
19 Raum
20 Schraubenfeder
21 Befestigungsbohrung
22 Befestigungsschraube
23 Grundplatte
24 Schraubenkopf
25 Führungselement
26 Nabe
27 Führungsarm
28 Stift
29 Langloch
30 Laschen
31 Vorsprung
32 Vorsprung
33 Ausnehmung
34 Ausnehmung
35 Nabenteil
36 Zeiger
37 Markierung.

Claims

1. Spannvorrichtung für einen Zugmitteltrieb, umfassend eine Spann rolle, die auf einer Mantelfläche eines Arbeitsexzenters drehbar gelagert ist, welcher auf einem Tragbolzen begrenzt schwenkbar ist und die Spannvorrichtung mittels einer außermittig im Tragbolzen einge setzten Schraube an einem Maschinenteil befestigt ist und eine ein seitig lagefixierte Torsionsfeder mit dem anderen Ende am Arbeits exzenter abgestützt ist, zur Verlagerung der Spannrolle an den Zug mitteltrieb, dadurch gekennzeichnet, daß der Arbeitsexzenter (12) unmittelbar auf dem Tragbolzen (18) gelagert ist und in einem Kon taktbereich (17) zwischen dem Arbeitsexzenter (12) und dem Tragbolzen (18) mittels einer entsprechenden Werkstoffwahl oder Oberflächenbe handlung ein definierter Reibwert erzielbar ist.

2. Spannvorrichtung für einen Zugmitteltrieb, umfassend eine Spann rolle, die auf einer Mantelfläche eines Arbeitsexzenters drehbar gelagert ist, welcher auf einem Tragbolzen begrenzt schwenkbar ist und die Spannvorrichtung mittels einer außermittig im Tragbolzen einge setzten Schraube an einem Maschinenteil befestigt ist und eine ein seitig lagefixierte Torsionsfeder mit dem anderen Ende am Arbeits exzenter abgestützt ist, zur Verlagerung der Spannrolle an den Zug mitteltrieb, dadurch gekennzeichnet, daß alle Stahlteile der Spannvor richtung (1) mit einer auf der Oberfläche aufgebrachten Korrosions schutzschicht versehen sind.

3. Spannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für den Tragbolzen (18) ein Sinterwerkstoff vorgesehen ist.

4. Spannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Werkstoff für den Arbeitsexzenter (12) und/oder den Tragbolzen (18) ein verstärkter Thermoplast oder Duroplast eingesetzt ist.

5. Spannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Arbeitsexzenter (12) und/oder Tragbolzen (18) aus Keramik in der Spannvorrichtung (1) eingesetzt ist.

6. Spannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Kontaktbereich (17) die Oberfläche des Tragbolzens (18) und eine Aufnahmebohrung des Arbeitsexzenters (12) eine PTFE-Beschichtung aufweisen oder zwischen beiden Bauteilen PTFE-Ringe eingesetzt sind.

7. Spannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für den Tragbolzen (18) und den Arbeitsexzenter (12) im Kontaktbereich (17) eine Molybdän-Beschichtung vorgesehen ist.

8. Spannvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß alle Stahlteile der Spannvorrichtung (1) eine Zink-Eisen-Beschichtung aufweisen.

9. Spannvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Brünierung in Verbindung mit einer Phosphatierung vorgesehen ist.

10. Spannvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Kontaktbereich (17) der Spannvorrichtung (1) der Tragbolzen (18) und/oder der Arbeitsexzenter (12) eine Verchromung aufweisen.

11. Spannvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrosionsschutzschicht Zusätze von Eisen, Zinn, Kupfer, Blei oder Chrom enthält.

12. Spannvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die metallische Korrosionsschutzschicht eine Zink-Kobalt-Schicht ist.

13. Spannvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zink-Nickel-Schicht als Korrosionsschutz vorgesehen ist.