DE4433153A1

DE4433153A1 - Spannvorrichtung

Info

Publication number: DE4433153A1
Application number: DE19944433153
Authority: DE
Inventors: Hanns Dipl Ing Seegers
Original assignee: INA Waelzlager Schaeffler OHG
Current assignee: INA Waelzlager Schaeffler OHG
Priority date: 1994-09-17
Filing date: 1994-09-17
Publication date: 1996-03-21

Description

Die Erfindung betrifft eine Spannvorrichtung, insbesondere Riemen spannvorrichtung für einen Riemenantrieb von Hilfsaggregaten einer Brennkraftmaschine, mit einer Reibungsdämpfungseinrichtung, bei der ein Reibelement über ein Wälzkörper-Rampensystem durch eine Spannrolle beaufschlagbar ist.

Eine derartige Spannvorrichtung ist aus der EP 03 51 630 B1 bekannt. Diese Spannvorrichtung zeichnet sich dadurch aus, daß eine Reibungs dämpfungseinrichtung einen an einem Schwenkarm befestigten Innenring, einen an dem Reibbelag anliegenden Außenring und mehrere zwischen diesen Ringen angeordnete Wälzkörper enthält, welche in Mulden der Ringe längs Rampen abrollbar angeordnet sind. Der Nachteil der axialen bzw. der radialen Ausführungsvariante besteht darin, daß der Ver schleiß des Reibbelages sich als eine Axialverschiebung des Schwenkar mes und somit der Spannrolle auswirkt bzw. der Verschleiß des Reibbe lages den geschlitzten Rampenring aufweitet, wodurch sich Teilungsver änderungen zwischen den beiden Rampenringen ergeben. Ein weiterer Nachteil der axialen Variante besteht darin, daß die auf den Rampen abrollenden Wälzkörper nicht nur die Anpreßkräfte aufnehmen, sondern je nach Bauweise auch die Hälfte bzw. die ganze Bremskraft. Da der Zustellweg praktisch unbegrenzt ist, kann es leicht zur Überlastung der Wälzkörper kommen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Vermeidung der bishe rigen Nachteile eine Spannvorrichtung zu schaffen, die schwenkbar oder linear bewegt eine Überlastung des Wälzkörper-Rampensystems vermeidet.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß das Reibelement zwischen dem Wälzkörper-Rampensystem und einem mit der Spannrolle verbundenen, linear bewegten oder schwenkbaren Element angeordnet ist.

Durch diese Anordnung wird erreicht, daß das Wälzkörper-Rampensystem von der Übertragung der eigentlichen Reibkraft entbunden ist und nur für die Vorspannung des Reibelements verantwortlich ist.

Aus Anspruch 2 geht hervor, daß bei der axialen Variante das Reib element aus zwei Halbschalen besteht, die eine in einem Gehäuse längs verschieblich geführte Hohlstange umfassen, die durch eine in der Hohlstange angeordnete und sich am Gehäuse abstützende Feder mit Druck beaufschlagt ist, jede dieser Halbschalen eine Laufbahn trägt, auf der zumindest eine in Käfigsegmenten geführte Wälzkörperreihe abrollt, deren zweite Laufbahn gegenüber der ersten geneigt ist, so daß zwi schen beiden ein sich verengender Spalt entsteht, in dem die Wälzkör perreihe durch Federn spielfrei gehalten sind. Bedingt durch den sich verengenden Spalt üben die federbeaufschlagten Wälzkörper in radialer Richtung eine Kraft auf die beiden Reibelemente aus, so daß deren Abtrieb stets ausgeglichen wird, d. h. die Reibelemente immer fest an der Hohlstange anliegen.

Aus Anspruch 3 geht hervor, daß die Halbschalen in axialer Richtung innerhalb des Gehäuses bzw. eines Gehäusedeckels mittels zweier Federn eingespannt sind. Dadurch wird erreicht, daß der Verschiebeweg der Reibelemente in beiden axialen Richtungen begrenzt ist. Dadurch wird die Größe der Reibkraft begrenzt.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung gemäß Anspruch 4 soll das Gehäuse mit einer federnden Zunge versehen sein, die in eine Nut der Hohlstange eingreift. Durch diese federnde Zunge des Gehäuses kann die Einheit im Anlieferungs- bzw. Einbaustadium in ihrer kürzesten Posi tion gehalten werden.

Die radiale Variante ist nach Anspruch 5 derart gestaltet, daß in nerhalb eines Gehäuses eine Welle gelagert ist, mit der eine Scheibe drehfest verbunden ist, an deren einen Seite ein ebenfalls scheiben förmigs Reibelement anliegt, das mit einer weiteren Axialscheibe fest verbunden ist, die Wälzkörpern als Laufbahn dient, während eine zweite Laufbahn durch einen Gehäusedeckel gebildet ist und rampenförmig ausgeformt ist, wobei die Wälzkörper in einem Käfig geführt sind, der diese mit Hilfe einer Feder in einen sich verengenden Spalt zwischen den Laufbahnen drückt. Auch hier werden die gleichen Vorteile wie bei der axialen Variante realisiert, d. h. das Wälzkörper-Rampensystem ist von der Übertragung der Bremskraft ausgeschlossen.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung nach Anspruch 6 soll zwi schen der Scheibe und dem Gehäuse ein Axiallager angeordnet sein. Dieses Axiallager verhindert, daß die Welle und damit die Spannrolle eine axiale Verschiebung erfährt.

Schließlich ist nach Anspruch 7 vorgesehen, daß die Welle mit einer Spiralfeder verbunden ist, deren anderes Ende am Gehäuse fixiert ist. Auf diese Weise wird eine entsprechende Vorspannung der Hebelwelle bzw. der Spannrolle eingestellt.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Dämpfungseinrichtung;

Fig. 2 eine Spannvorrichtung in linearer Ausführung und

Fig. 3 eine Spannvorrichtung in radialer, d. h. rotativer Ausführung.

Nach Fig. 1 ist in einem Gehäuse 1 ein Oszillator 2 so gelagert, daß er sowohl in die Richtung A als auch in die Richtung B bewegt werden kann. Die Bewegung in Richtung A soll dabei stark, die in Richtung B weniger stark gebremst werden. Dazu liegt am Oszillator 2 ein Reib element 3 an, das durch Anschläge 5 und 6 im Gehäuse 1 daran gehindert wird, den Bewegungen des Oszillators 2 unbegrenzt zu folgen. Das Reib element 3 ist mit einer Rampe 4 verbunden. Über einen Wälzkörper 7 stützt sich die Rampe 4 gegen das Gehäuse 1 ab, wobei eine Feder 9 über einen Käfig 8 diesen bis zur Spielfreiheit in einen sich ver engenden Spalt 10 zwischen Gehäuse 1 und Rampe 4 drückt. Dadurch ergibt sich eine von der Kraft der Feder 9 und dem Keilwinkel der Rampe 4 bestimmte Normalkraft, mit der das Reibelement auf den Oszilla tor 2 drückt.

Wird nun der Oszillator 2 in Richtung A verschoben, so nimmt er durch den Reibschluß mit dem Reibelement 3 dieses und die damit verbundene Rampe 4 in Bewegungsrichtung mit. Da der Wälzkörper 7 einerseits auf der Rampe 4 und andererseits am Gehäuse 1 abrollt, verstärkt sich die Normalkraft des Reibelementes 3 auf den Oszillator 2. Wenn bei der Mitnahme des Reibelementes 3 dieses am Anschlag 5 zur Anlage kommt, hat die Normalkraft ihren Höchstwert erreicht. Entsprechend dem Reib wert der Paarung erfolgt nun eine Abbremsung der Bewegung des Oszilla tors 2. Erfolgt anschließend eine Bewegung in umgekehrter Richtung, d. h. in Richtung B, so wird die Normalkraft reduziert, bis das Reib element 3 den Anschlag 6 erreicht. Dann erfolgt keine weitere Reduzie rung der Normalkraft. Ein durch das vorherige Abbremsen des Oszilla tors 2 in Richtung A erfolgter Verschleiß des Reibelementes 3 wird durch Nachschieben des Wälzkörpers 7 in den Spalt 10 durch die Feder 9 ausgeglichen. Natürlich kann die Anordnung auch derart erfolgen, daß sich die Rampe 4 am Gehäuse 1 befindet und das Reibelement 3 eine ebene Laufbahn für den Wälzkörper 7 darstellt. Auch sind sowohl am Gehäuse 1 als auch auf dem Reibelement 3 Rampen 4 denkbar. Auch kann die Mitwandermöglichkeit für das Reibelement 3 nicht nur durch feste Anschläge 5 und 6, sondern auch durch federnde Anschläge erfolgen, wodurch eine ruhigere Arbeitsweise erreicht wird.

Die in Fig. 2 in axialer Bauweise dargestellte Spannvorrichtung besteht aus einem Gehäuse 100, das einen konischen Abschnitt 101 aufweist, der an seinem offenen Ende durch einen Deckel 102 verschlos sen ist. Die Art der Befestigung hängt vom verwendeten Material ab und kann beispielsweise durch Verschrauben, Verkleben, Verstemmen oder wie in der Darstellung angedeutet durch Einschnappen erfolgen. Im Gehäuse 100 ist eine Hohlstange 103 längsverschieblich geführt, wobei die Hohlstange 103 und Gehäuse 100 durch eine in der Hohlstange 103 an geordnete Feder 104 auseinander gedrückt werden. Sowohl Gehäuse 100 als auch Hohlstange 103 sind an ihren Enden mit Augen 105, 106 ver sehen, die zur Anlenkung, zum Beispiel an einen Hebel-Riemenspanner dienen. Das Gehäuse 100 ist mit einer federnden Zunge 107 versehen die zur Einbaufixierung der Spannvorrichtung in eine Nut 108 der Hohlstange 103 eingreift. Nach Einbau und nach dem Auflegen des nicht dargestellten Riemens auf die nicht dargestellte Spannrolle kann durch Heraushebeln der Zunge 107 aus der Nut 108 die Spannkraft der Feder 104 freigegeben werden, wodurch sich die Rolle fest an den Riemen an legt.

Durch den konischen Abschnitt 101 des Gehäuses 100 wird zwischen Gehäuse 100 und Hohlstange 103 ein sich verengender Spalt 109 gebil det, der in radialer Richtung durch Laufbahnen 110 und 111 begrenzt ist. Je nach verwendetem Material des Gehäuses 100 kann die Laufbahn 110 auch durch das Gehäuse 100 selbst gebildet werden und nicht wie in der Zeichnung dargestellt, durch einen separaten Kegel. Zwischen den Laufbahnen 110 und 111 wälzen Wälzkörper 112 und 113 ab, die durch einen Käfig 114 geführt sind und durch eine mit dem Käfig 114 ver bundene Feder 115 in dem sich verengenden Spalt 109 spielfrei gehalten sind. Die Wälzkörper 112, 113 haben unterschiedliche Durchmesser, um sich dem Spalt 109 zwischen ihren Laufbahnen 110 und 111 anpassen zu können.

Die Laufbahn 111 bzw. deren beide Hälften sind fest mit einem Reib element 116 verbunden, das zweiteilig ausgebildet ist und der Form der Hohlstange 103 angepaßt ist. Dabei sind die beiden Reibelemente 116 zwischen ihren parallelen Flanken gerade so breit, daß sie einerseits die Hohlstange 103 nahezu umschließen, sich aber andererseits beim Verschleißausgleich nicht gegenseitig behindern. In axialer Richtung des Gehäuses 100 sind die beiden halbschalenförmigen Reibelemente 116 jeweils zwischen zwei Federn 117 und 118 derart eingespannt, daß sie einer Oszillation der Hohlstange 103 nur beschränkt folgen können.

Wird nun durch die nicht dargestellte Spannrolle auf die Hohlstange 103 über deren Auge 106 entgegen der Federkraft der Druckfeder 104 eine Kraft ausgeübt, so wird durch den Reibschluß zwischen Hohlstange 103 und den Reibelementen 116 eine Dämpfung der Spannvorrichtung bewirkt. Da die Wälzkörper 112 und 113 in dem sich verengenden Spalt 109 auf den Laufbahnen 110 bzw. 111 abrollen und in axialer Richtung durch die Feder 115 beaufschlagt werden, erhöht sich in Pfeilrichtung die Normalkraft auf die Reibelemente 116, bis sie am Anschlag der Feder 118 ihren Höchstwert erreicht hat. Der abrasive Verschleiß der Reibelemente 116 wird dabei stets durch die von der Feder 115 beauf schlagten Wälzkörper 112 und 113 ausgeglichen.

Die in Fig. 3 dargestellte radiale Ausführungsvariante der Spannvor richtung besteht aus einem topfförmigen Gehäuse 200, in dem eine Hebelwelle 201 gelagert ist. An dieser Hebelwelle 201 ist ein nicht dargestellter Hebel, der eine ebenfalls nicht gezeigte Spannrolle trägt, befestigt. Zur Radiallagerung der Hebelwelle 201 wird ein Gehäusedeckel 202 benutzt, der seinerseits im Gehäuse 200 beispiels weise durch Verstemmen auf einer Gehäusestufe 203 befestigt ist. Dabei greift er mit einem ausgestellten Finger 204 in einen in das Gehäuse 200 eingebrachten Spalt 205 ein, um eine Verdrehung zu verhindern und um eine eindeutige Winkelposition zu gewährleisten. Der Finger 204 hat die gleiche Breite wie ein Gehäusespalt 205. Die Hebelwelle 201 trägt eine Scheibe 206, die mit der Hebelwelle verbunden ist. Zwischen dieser Scheibe 206 und dem Boden des Gehäuses 200 liegt ein axiales Wälz- oder Gleitlager 207. Auf der Gegenseite der Scheibe 206 ist ein Reibelement 208 angeordnet, das mit einer weiteren Scheibe 209 fest verbunden ist. Die Scheibe 209 besitzt wiederum einen Finger 210, der ebenfalls in den Gehäusespalt 205 eingreift, der jedoch um so viel schmaler als der Gehäusespalt 205 ist, wie es die gewünschte Verdreh möglichkeit für das Reibelement 208 erfordert. Diese Scheibe 209 dient Wälzkörpern 211 als Laufbahn 213. Die Gegenlaufbahn 212 ist im Deckel 202 integriert und rampenartig ausgeformt. Das Profil der Laufbahnen 213, 212 an der Scheibe 209 und dem Deckel 202 richtet sich nach der Art der verwendeten Wälzkörpern 211, d. h., es richtet sich danach, ob Kugeln oder Rollen vorgesehen sind.

Die Wälzkörper 211 sind in einem Käfig 214 geführt, der durch eine Feder 215 mit mäßiger Kraft die Wälzkörper 211 in einen sich verengen den Spalt zwischen den Laufbahnen 212 und 213 drückt.

Die am Käfig 214 befestigte Feder 215 stützt sich gehäuseseitig eben falls im Gehäusespalt 205 oder in einem zusätzlichen Spalt 216 ab. Ein Finger 217 am Käfig 214 schafft die Möglichkeit, die Wälzkörper 211 mit dem Käfig 214 gegen die Federkraft der Feder 215 aus dem keilför migen Spalt herauszudrehen, was für die Montage und für das Riemen auflegen wichtig ist. Durch die Spiralfeder 218, die einerseits in die Hebelwelle 201 und andererseits in den Gehäusespalt 205 eingehängt ist, erhält die Hebelwelle 201 ein Drehmoment, das die nicht gezeigte Spannrolle gegen den Riemen drückt. Das Gehäuse 200 hat einen ausge stellten Anschlag 219 für den nicht gezeichneten Spannrollenhebel, der ein völliges Entspannen der Feder 218 auch dann verhindert, wenn die Spannvorrichtung noch nicht an dem Aggregat befestigt ist, an dem sie ihre Funktion ausüben soll. Die Befestigung der Spannvorrichtung kann durch Löcher 220 erfolgen, die zum Beispiel in einem Flansch 221 angebracht sind. Durch nicht gezeichnete elastische Anschläge für den Finger 210 an der Scheibe 209 im Gehäusespalt 205 wird die gleiche Wirkung erreicht, wie sie in Fig. 2 durch die Federn 116 und 117 erreicht wird.

Wird nun entgegen der Vorspannung der Spiralfeder 218 durch die nicht dargestellte Spannrolle auf die Hebelwelle 201 ein Drehmoment aufge bracht, so erfolgt dessen Dämpfung durch Reibschluß zwischen der fest mit der Welle 201 verbundenen Scheibe 206 und dem Reibelement 208, das wiederum fest mit der Scheibe 209 verbunden ist. Reibelement 208 und Scheibe 209 sitzen drehbar auf der Hebelwelle 201. Der Abtrieb des Reibelementes 208 wird nun derart ausgeglichen, daß die im Käfig 214 geführten Wälzkörper 211 durch dessen Feder 215 an ihre Laufbahn 213 gepreßt werden und auf diese Weise die lose auf der Welle sitzende Scheibe 209 einschließlich des mit ihr verbundenen Reibelementes 208 in Richtung der Scheibe 206 verschieben.

Bezugszeichenliste

1 Gehäuse
2 Oszillator
3 Reibelement
4 Rampe
5 Anschlag
6 Anschlag
7 Wälzkörper
8 Käfig
9 Feder
10 Spalt
100 Gehäuse
101 konischer Abschnitt
102 Deckel
103 Hohlstange
104 Feder
105 Auge
106 Auge
107 Zunge
108 Nut
109 Spalt
110 Laufbahn
111 Laufbahn
112 Wälzkörper
113 Wälzkörper
114 Käfig
115 Feder
116 Reibelement
117 Feder
118 Feder
200 Gehäuse
201 Hebelwelle
202 Deckel
203 Stufe
204 Finger
205 Spalt
206 Scheibe
207 Axiallager
208 Reibelement
209 Scheibe
210 Finger
211 Wälzkörper
212 Laufbahn
213 Laufbahn
214 Käfig
215 Feder
216 Spalt
217 Finger
218 Feder
219 Anschlag
220 Loch
221 Flansch

Claims

1. Spannvorrichtung, insbesondere Riemenspannvorrichtung für einen Riementrieb von Hilfsaggregaten einer Brennkraftmaschine, mit einer Reibungsdämpfungseinrichtung, bei der ein Reibelement (116, 208) über ein Wälzkörper-Rampensystem durch eine Spannrolle beaufschlagbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Reibelement (116, 208) zwischen dem Wälzkörper-Rampensystem und einem mit der Spannrolle verbundenen, linear bewegten (103) oder schwenkbaren Element (201) angeordnet ist (Fig. 2 und 3).

2. Spannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Reibelement (116) aus zwei Halbschalen besteht, die eine in einem Gehäuse (100) längsverschieblich geführte Hohlstange (103) umfassen die durch eine in der Hohlstange (103) angeordnete und sich am Gehäuse (100) abstützende Feder (104) mit Druck beaufschlagt ist, jede dieser Halbschalen eine Laufbahn (111) trägt, auf der zumindest eine in Käfigsegmenten (114) geführte Wälzkörperreihe (112, 113) abrollt, deren zweite Laufbahn (110) gegenüber der ersten (111) geneigt ist, so daß zwischen beiden ein sich verengender Spalt (109) entsteht, in dem die Wälzkörperreihe (112, 113) durch Federn (115) spielfrei gehalten ist (Fig. 2).

3. Spannvorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbschalen in axialer Richtung innerhalb des Gehäuses (100) bzw. eines Gehäusedeckels (102) mittels zweier Federn (117, 118) einge spannt und in ihrer Längsbewegung begrenzt sind (Fig. 2).

4. Spannvorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (100) mit einer federnden Zunge (107) versehen ist, die in eine Nut (108) der Hohlstange (103) greift (Fig. 2).

5. Spannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb eines Gehäuses (200) eine Welle (201) gelagert ist, mit der eine Scheibe (206) drehfest verbunden ist, an deren einen Seite ein ebenfalls scheibenförmiges Reibelement (208) anliegt, das mit einer weiteren Axialscheibe (209) fest verbunden ist, die Wälzkörpern (211) als Laufbahn (213) dient, während eine zweite Laufbahn (212) durch einen Gehäusedeckel (202) gebildet ist und rampenförmig ausgeformt ist, wobei die Wälzkörper (211) in einem Käfig (214) geführt sind, der diese mit Hilfe einer Feder (215) in einen sich verengenden Spalt (216) zwischen den Laufbahnen (212, 213) drückt (Fig. 3).

6. Spannvorrichtung nach Anspruch 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Scheibe (206) und dem Gehäuse (200) ein Axiallager (207) angeordnet ist (Fig. 3).

7. Spannvorrichtung nach Anspruch 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle (201) mit einer Spiralfeder (218) verbunden ist, deren anderes Ende am Gehäuse (200) fixiert ist (Fig. 3).