DE4345150A1

DE4345150A1 - Belt tensioner with a step-like damping characteristic

Info

Publication number: DE4345150A1
Application number: DE19934345150
Authority: DE
Inventors: Michael Dipl Ing Schmid
Original assignee: INA Waelzlager Schaeffler OHG
Current assignee: INA Waelzlager Schaeffler OHG
Priority date: 1993-11-10
Filing date: 1993-11-10
Publication date: 1995-05-11

Abstract

A tensioning device for traction mechanisms, such as belts and chains, comprises a pivotably mounted rotary spindle (2) fastened to which is a tensioning arm (1) which is sprung counter to the traction mechanism by means of a tensioning spring (7) and has a tensioning roller (6) for the traction mechanism. A friction disc (10) which acts between a machine part (5) and a part (8) fixed on the tensioning arm is used for damping rotary movements of the tensioning arm (1). To avoid unreliable belt tensionings, it is proposed to design the rotary spindle (2) between the tensioning arm (1) and the part (8) fixed on the tensioning arm as a torsion spring (2). <IMAGE>

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Spanneinrichtung für Zugmittel wie Riemen und Ketten, bestehend aus einer schwenkbar gelagerten Drehachse, an der ein mittels einer Spannfeder gegen das Zugmittel angefederter Spannarm befestigt ist, der Spannmittel, insbesondere eine Spannrolle, zur Anlage an das Zugmittel aufweist, wobei wenig stens eine zwischen einem Maschinenteil und einem spannarmfesten Teil wirkende Reibscheibe zur Dämpfung von Drehbewegungen des Spannarms vorgesehen ist.The present invention relates to a tensioning device for traction means like straps and chains, consisting of a pivoted Rotation axis, on which a tension spring against the traction mechanism spring-loaded clamping arm is attached, the clamping means, in particular has a tension pulley, to rest against the traction means, with little at least one between a machine part and a part that is fixed to the clamping arm acting friction disc to dampen rotary movements of the clamping arm is provided.

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.Such a tensioning device is for example by DE-C-41 24 636 became known. Such tensioners are in Belt drives used by automotive engines. The burden of Belt in operation varies due to the crankshaft nonuniformities due to thermal expansion of the engine block and due to aggregate loads. At constant crankshaft speed and constant loading of ancillary units arranged in the belt drive The voltage fluctuations are all determined by experiments baren area, so that the clamping arm in an approximately constant Angle range works. Operating states are now conceivable in to which the belt tension rises in a pulsating manner, which turns out to be growing Torque affects the axis of rotation of the tension arm, which is direct effect of the friction disc of this increase in tension in the belt a high damping force immediately opposes it. This will Tension peaks in the belt reached, the permissible belt tension can exceed. The between the friction disc and their friction partner friction prevails at a correspondingly high Torque exceeded on the axis of rotation; at the opposite of the Low static friction is also undesirably large Deflections of the tension arm conceivable.

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.It is therefore an object of the present invention to provide a tensioning device to further develop according to the preamble such that even with impulses Belt tension increase does not exceed allowable tension will.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Drehachse zwischen dem Spannarm und dem spannarmfesten Teil als Torsionsfeder ausgebildet ist. Die Kennlinie der Torsionsfeder ist derart ausgebil det, daß bei kleinen Auslenkungen des Spannarms das in die Torsions feder eingeleitete Drehmoment lediglich eine Verdrehung der Torsions feder bewirkt, wobei das Drehmoment kleiner ist als das über die Reibscheibe zwischen dem Maschinenteil und dem spannarmfesten Teil übertragene Haftreibmoment. Bei impulsartigem Anwachsen der Riemen spannung wird die Torsionsfeder unter gleichzeitiger Riemenentlastung so weit verdreht, bis das in ihr wirkende Drehmoment das Haftreib moment übersteigt. Weitere Spannarmauslenkungen werden dann mit ge dämpften Relativbewegungen zwischen dem spannarmfesten Teil und dem Maschinenteil durchgeführt.According to the invention, this object is achieved in that the axis of rotation between the tension arm and the tension arm-fixed part as a torsion spring is trained. The characteristic of the torsion spring is designed in this way det that with small deflections of the tension arm in the torsion spring-initiated torque only twists the torsion causes spring, the torque is less than that of the Friction disc between the machine part and the part that is fixed to the clamping arm transferred static friction moment. If the belt grows impulsively The torsion spring is tensioned while relieving the belt twisted until the torque acting on it causes the static friction moment exceeds. Further tension arm deflections are then ge dampened relative movements between the clamping arm fixed part and the Machine part carried out.

Eine zweckmäßige erfindungsgemäße Weiterbildung gemäß Anspruch 2 sieht vor, daß die Torsionsfeder als Drehstabfeder ausgebildet ist. Dreh stabfedern und deren Berechnung sind allgemein bekannt, wie z. B. Drehstabfedern mit über die Länge gleichbleibendem oder mit sich änderndem Querschnitt. Die Querschnitte können beispielsweise kreis ring-, rechteck- oder zylinderförmig ausgebildet sein, wobei auch mehrere Rechteckfedern zu einer Drehstabfeder gebündelt werden können.An expedient development according to the invention according to claim 2 provides before that the torsion spring is designed as a torsion bar. Shoot rod springs and their calculation are generally known, such as. B. Torsion bar springs with the same length or with themselves changing cross section. The cross sections can be circular, for example be annular, rectangular or cylindrical, also several rectangular springs can be bundled into a torsion bar spring.

Gemäß Anspruch 3 ist die Drehstabfeder an beiden Enden in einer Gehäu sebohrung des als Gehäuse ausgeführten Maschinenteils gelagert. Die Lagerung dient einerseits der Unterstützung der Torsionsfeder und andererseits zur Festlegung der Rotationsachse des Spannarms. According to claim 3, the torsion bar is at both ends in a housing bore of the machine part designed as a housing. The Storage serves on the one hand to support the torsion spring and on the other hand to determine the axis of rotation of the tension arm.

Gemäß Anspruch 4 ist es zweckmäßig, daß der Spannarm und das als Radialflansch ausgeführte spannarmfeste Teil auf die Drehstabfeder formschlüssig aufgesteckt sind. Zum formschlüssigen Verbinden eignen sich beispielsweise im Handel erhältliche Drehstabfedern mit bei spielsweise Vierkantköpfen oder Kerbverzahnung an ihren Enden.According to claim 4, it is appropriate that the clamping arm and that as Radial flange made of tension arm-proof part on the torsion bar are form-fitted. Suitable for positive connection commercially available torsion bar springs with for example square heads or serration at their ends.

Gemäß Anspruch 5 ist vorgesehen, daß zwischen dem Radialflansch und dem als Gehäuse ausgebildeten Maschinenteil die Reibscheibe angeordnet ist. Die Reibscheibe kann lose zwischen dem Radialflansch und dem Gehäuse angeordnet sein, aber auch mit einem der beiden Teile drehfest verbunden sein.According to claim 5 it is provided that between the radial flange and arranged as a machine part, the friction disc is. The friction disc can be loose between the radial flange and the Housing be arranged, but also with one of the two parts rotatably be connected.

Gemäß Anspruch 6 ist es zweckmäßig, daß zwischen dem Radialflansch und dem Gehäuse einerseits und zwischen dem Spannarm und dem Gehäuse andererseits Dichtungen zur Abdichtung der Gehäusebohrung angeordnet sind. Auf diese Weise wird verhindert, daß Verunreinigungen von außen in die Gehäusebohrung eindringen und unter Umständen einen frühzeiti gen Verschleiß der Gleitlagerung der Drehstabfeder bewirken.According to claim 6, it is appropriate that between the radial flange and the housing on the one hand and between the tension arm and the housing on the other hand, seals are arranged to seal the housing bore are. This prevents external contamination penetrate the housing bore and under certain circumstances an early cause wear of the slide bearing of the torsion bar.

Nachstehend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert.The invention based on an exemplary embodiment explained in more detail.

Die in der einzigen Figur dargestellte Riemenspanneinrichtung besteht aus einem Spannarm 1, der auf ein Ende einer Drehstabfeder 2 mit kreisringförmigem Querschnitt aufgesteckt ist, wobei die Drehstabfeder 2 mittels Gleitlagerungen 3 in einer Gehäusebohrung 4 eines Gehäuses 5 schwenkbar gelagert ist. An seinem Ende weist der Spannarm 1 eine drehbar gelagerte Spannrolle 6 zur Anlage an einen nicht dargestellten Riemen auf. Eine Schraubendrehfeder 7 ist einerseits an dem Gehäuse 5 und andererseits an dem Spannarm 1 abgestützt. An seinem von dem Spannarm 1 abgewandten Ende weist die Drehstabfeder 2 einen aufge steckten Radialflansch 8 auf, zwischen dem und einer dazu planpar allelen Gehäusefläche 9 eine Reibscheibe 10 angeordnet ist. In einem von der Reibscheibe 10 begrenzten Ringraum ist zwischen dem Radial flansch 8 und dem Gehäuse 5 eine Dichtung 11 angeordnet. Eine weitere Dichtung 12 ist zwischen einem stirnseitigen Ende des Gehäuses 5 und dem Spannarm 1 angeordnet. Die Dichtungen 11, 12 verhindern das Ein dringen von Verunreinigungen in die Gehäusebohrung 4 bzw. in die Gleitlager 3.The belt tensioning device shown in the single figure consists of a tensioning arm 1 , which is attached to one end of a torsion bar spring 2 with an annular cross-section, the torsion bar spring 2 being pivotably mounted in a housing bore 4 of a housing 5 by means of sliding bearings 3 . At its end, the tensioning arm 1 has a rotatably mounted tensioning roller 6 for abutment on a belt, not shown. A helical torsion spring 7 is supported on the one hand on the housing 5 and on the other hand on the tension arm 1 . At its end facing away from the tensioning arm 1 , the torsion bar spring 2 has an inserted radial flange 8 , between which and a plane-parallel housing surface 9 a friction disk 10 is arranged. In an annular space delimited by the friction disk 10 , a seal 11 is arranged between the radial flange 8 and the housing 5 . Another seal 12 is arranged between an end face of the housing 5 and the clamping arm 1 . The seals 11 , 12 prevent impurities from penetrating into the housing bore 4 or into the slide bearing 3 .

Nachstehend wird die Wirkungsweise der beschriebenen Spanneinrichtung näher erläutert. Bei kleinen Auslenkungen des Spannarms 1 infolge von Spannungsschwankungen des Riemens wird die Drehstabfeder 2 mit einem Drehmoment beaufschlagt und verdreht. Dieses von der Steifigkeit der Drehstabfeder 2 abhängige Drehmoment ist bei kleinen Auslenkungen des Spannarms 1 kleiner als das Haftreibmoment, das zwischen dem Radial flansch 8 und dem Gehäuse 5 mittels der Reibscheibe 10 übertragen wird. Erst bei größeren Auslenkungen des Spannarms 1 wird das Haf treibmoment überschritten, so daß der Radialflansch 8 gegenüber dem Gehäuse 5 in Schwenkrichtung des Spannarms 1 verdreht wird. Nach Ab klingen der die hohe Auslenkung bewirkenden Spannungserhöhung sinkt das in der Drehstabfeder 2 wirksame Drehmoment auf ein Niveau unter halb des Gleitreibmomentes, das mittels der Reibscheibe 10 zwischen dem Radialflansch 8 und dem Gehäuse 5 übertragen wird. In dieser Situation findet keine weitere Bewegung des Radialflansches 8 gegen über dem Gehäuse 5 statt, so daß bei momentenfreier Drehstabfeder 2 der Spannarm 1 eine neue Nullage eingenommen hat.The mode of operation of the clamping device described is explained in more detail below. In the event of small deflections of the tension arm 1 as a result of tension fluctuations in the belt, the torsion bar spring 2 is acted upon and twisted. This dependent on the stiffness of the torsion bar 2 torque is small deflections of the tension arm 1 smaller than the static friction torque that is transmitted between the radial flange 8 and the housing 5 by means of the friction disc 10 . Only with larger deflections of the tension arm 1 the Haf driving torque is exceeded, so that the radial flange 8 is rotated relative to the housing 5 in the pivoting direction of the tension arm 1 . After sound from the high deflection causing voltage increase, the effective torque in the torsion bar 2 drops to a level below half the sliding friction torque, which is transmitted by means of the friction disc 10 between the radial flange 8 and the housing 5 . In this situation, there is no further movement of the radial flange 8 relative to the housing 5 , so that the tension arm 1 has assumed a new zero position when the torsion bar spring 2 is free of torque.

Die Schraubendrehfeder 7 ist axial vorgespannt, wobei die axiale Stützkraft über den Spannarm 1 auf die Drehstabfeder 2, von dort auf den Radialflansch 8 über die Reibscheibe 10 in das Gehäuse 5 eingelei tet wird.The helical torsion spring 7 is axially preloaded, the axial supporting force via the tension arm 1 onto the torsion bar spring 2 , from there onto the radial flange 8 via the friction disk 10 into the housing 5 .

BezugszeichenlisteReference list

1 Spannarm
2 Drehstabfeder
3 Gleitlager
4 Gehäusebohrung
5 Gehäuse
6 Spannrolle
7 Schraubendrehfeder
8 Radialflansch
9 planparallele Gehäusefläche
10 Reibscheibe
11 Dichtung
12 Dichtung 1 tension arm
2 torsion bar spring
3 plain bearings
4 housing bore
5 housing
6 tension pulley
7 helical torsion spring
8 radial flange
9 plane-parallel housing surface
10 friction disc
11 seal
12 seal

Claims

1. Tensioning device for traction means such as belts and chains, consisting of a pivotable axis of rotation ( 2 ) to which a tensioning arm ( 1 ) spring-loaded against the traction means by means of a tension spring ( 7 ) is attached to the tensioning means, in particular a tensioning roller The traction means comprises at least one friction disk ( 10 ) acting between a machine part ( 5 ) and a part ( 8 ) fixed to the clamping arm for damping rotary movements of the clamping arm ( 1 ), characterized in that the axis of rotation ( 2 ) between the clamping arm ( 1 ) and the tension arm-fixed part ( 8 ) is designed as a torsion spring ( 2 ).

2. Clamping device according to claim 1, characterized in that the torsion spring is designed as a torsion bar spring ( 2 ).

3. Clamping device according to claim 2, characterized in that the torsion bar spring is mounted at both ends in a housing bore ( 4 ) of the machine part designed as a housing ( 5 ).

4. Clamping device according to claim 3, characterized in that the clamping arm ( 1 ) and the part designed as a radial flange ( 8 ) are attached to the torsion bar spring ( 2 ) in a form-fitting manner.

5. Clamping device according to claim 4, characterized in that between the radial flange ( 8 ) and the machine part designed as a housing ( 5 ), the friction disc ( 10 ) is arranged.

6. Clamping device according to claim 5, characterized in that between the radial flange ( 8 ) and the housing ( 5 ) on the one hand and between the clamping arm ( 1 ) and the housing ( 5 ) on the other hand seals ( 11 , 12 ) are arranged.