DE4499780C1

DE4499780C1 - Spannrolle für einen Riementrieb

Info

Publication number: DE4499780C1
Application number: DE4499780A
Authority: DE
Inventors: Werner Schmidt; Klaus Kampitsch
Original assignee: INA Waelzlager Schaeffler OHG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 1993-12-17
Filing date: 1994-11-25
Publication date: 2000-04-20
Anticipated expiration: 2014-11-26
Also published as: JP3522278B2; JPH09506692A; US5630769A; WO1995016867A1; DE9319394U1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Spannrolle aus Kunststoff für einen Riemen trieb, der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 erläuterten Art.

Für einen Riementrieb ist mit Hilfe einer Spannrolle eine gewünschte Riemen spannung einstellbar. Bisherige Spannrollen aus Kunststoff sind herstellungsbedingt bzw. werkstoffbedingt mit abgeflachten Abschnitten auf der Lauffläche versehen. Zwischen den Rippen des Spannrollenrades stellen sich anstatt der gewünschten vollzylindrischen Mantelfläche nahezu abgeflachte, gerade Abschnitte ein, wodurch der Riemen periodisch im Bereich der Rippen gespannt und in den Zwischenabschnitten entspannt wird. Diese Tatsache verursacht eine Schwingungsanregung, verbunden mit einer nachteiligen Geräuschentwicklung des auf der Lauffläche des Spannrollenrades anliegenden Riemens.

Aus den Dokumenten, der DE 32 26 419 A1 und der DE 36 25 800 A1, sind Spannrollen bekannt, bei denen jeweils ein Kunststoffrad auf einem Tragelement drehbar gelagert ist. Die Ausbildung des Rades umfaßt einen ausschließlich an der Mantelfläche eines Wälzlager-Außenrings angeordneten Innenrings, der mit radial ausgerichteten, über den Umfang gleichmäßig verteilt angeordneten Rippen mit einem Außenring verbunden ist. Über die Mantelfläche bzw. die Lauffläche des Radaußenrings ist die Spannrolle an dem Riemen abgestützt.

Bedingt durch die gleichmäßig verteilten Rippen sowie die werkstoffbedingte Unrundheit bildet das Kunststoffrad eine Mantelfläche mit gleichförmig gestalteten Abflachungen. In bestimmten Drehzahlbereichen führt ein derartiges Kunststoffrad zur Resonanz des Riementriebs, die den Verschleiß und das Laufgeräusch erhöht.

Der JP-Abs 4-102 755 (A) ist ein Kunststoffrad einer Spannrolle zu entnehmen, dessen Außenring über wenige, in unterschiedlichen Abständen zueinander angeordnete Rippen mit dem Innenring verbunden ist. Wie der einzigen Darstellung zu entnehmen und in der Beschreibung ausgeführt ist, bewirkt diese Gestaltung sehnenartige bzw. polygonale Laufflächenabschnitte zwischen den Rippen, d. h. eine stark unrund gestaltete Mantelfläche. Eine derartige Lauffläche verstärkt die Schwingungsanregung des Riemens der periodisch im Bereich der Rippen gespannt und in den sehnenartigen Zwischenabständen entspannt wird. Die stark wechselnde Riemenspannung verstärkt die Schwingungsanregung und das Laufgeräusch des Riementriebes.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Rundheit der Spannrolle zu verbessern, das Laufgeräusch zu reduzieren und eine dauerhafte Befestigung des Spannrollenrades auf der Lagerung zu realisieren.

Gemäß der Erfindung wird die Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Danach schließen die aufeinanderfolgenden Rippen bezogen auf einen Mittel punkt des Rades zueinander unterschiedliche Winkel ein. Die enge Be abstandung der Rippen führt zu einer weitestgehend zylindrischen Mantelfläche bzw. Lauffläche des Rades. Die kurzen Laufflächenabschnitte zwischen benachbarten Rippen führen folglich zu einer vernachlässigbaren Unrundheit der Mantelfläche. Aufgrund der Winkelunterschiede zwischen den benachbarten Rippen ist die verbleibende äußerst geringe Unrundheit stets unterschiedlich. Dadurch wird wirkungsvoll eine Resonanzbildung des Riemens bzw. des Riementriebs unterbunden zur Realisierung eines geräuschoptimierten Riementriebs.

Die erfindungsgemäße Maßnahme, die Beabstandung der Rippen unterschiedlich auszuführen, unterbindet vorteilhaft eine gleichmäßige Schwingungsanregung des Riemens. Vorzugsweise weist das Rad periodisch wiederkehrende Winkelmaße zwischen den Rippen auf. Als ausreichend haben sich Winkelunterschiede zwischen benachbarten Rippen von ≧ 0,5 Grad erwiesen. Dabei kann beispielsweise eine Rippenanordnung gewählt werden, die jeweils gleiche Winkelabstände nach fünf Rippen vorsieht. Diese Maßnahme erübrigt vorteilhaft ein Auswuchten des Spannrollenrades bzw. der dazu erforderliche Aufwand kann verringert werden. Zur Erzielung einer dauerhaften Befestigung des Rades auf dem Wälzlager ist vorgesehen, daß der äußere Lagerring formschlüssig in dem Innenring des Rades gehalten ist. Das aus Kunststoff hergestellte Rad ist dabei vorteilhaft so gestaltet, daß dieses den äußeren Wälzlagerring außenseitig und begrenzt an beiden Stirnseiten formschlüssig umfaßt. Dazu bietet es sich an, den Wälzlagerring als ein Einlegeteil zu gestalten, der vom Kunststoff des Rades teilweise umspritzt ist.

Der Patentanspruch 2 sieht die Anordnung von Zwischenrippen vor, die im Wechsel zu den Standardrippen vorgesehen sind. Die Zwischenrippen eignen sich vorteilhaft für Spannrollen mit einem großen Durchmesser, wodurch sich trotz enger Anordnung am Rippenfuß weite Abstände am Rippenende im Bereich der Lauffläche einstellen. Durch die Zwischenrippen kann somit Einfluß auf den Abstand am Rippenende genommen werden. Die Zwischenrippen ermöglichen auch für Räder großen Durchmessers die Bildung einer weitestgehenden vollzylindrischen Lauffläche, wobei auch die Beabstandung zwischen benachbarten Rippen voneinander abweichend ist.

Gemäß Patentanspruch 3 ist vorgesehen, daß die Zwischenrippen in einem Zwischenring münden, der auch mit allen übrigen Rippen in Verbindung steht. Dieses Konstruktionsmerkmal verbessert die Steifigkeit bzw. die Festigkeit des Rades.

Als weitere unterstützende Maßnahme, das Laufgeräusch der Spannrolle zu reduzieren, ist nach Patentanspruch 4 vorgesehen, das Rad seitlich mit Abdeck scheiben zu versehen. Damit ist wirkungsvoll auch eine Geräuschentwicklung unterbunden, die sich eventuell durch die freie Anordnung der Rippen einstellt. Vorteilhaft sind die Abdeckscheiben zusätzlich zu den unterschiedlich beabstandeten Rippen vorgesehen, zur Schaffung einer geräuschoptimierten Spannrolle.

Weitere Merkmale der erfindungsgemäßen Spannrolle ergeben sich aus der Zeichnung und der dazugehörigen Beschreibung.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Vorderansicht einer bevorzugten Ausgestaltung der erfin dungsgemäßen Spannrolle;

Fig. 2 einen Längsschnitt gemäß der Linie A-A der in Fig. 1 abgebil deten Spannrolle;

Fig. 3 eine Vorderansicht einer erfindungsgemäßen Spannrolle, die mit Zwischenrippen versehen ist;

Fig. 4 einen Längsschnitt durch eine Spannrolle, die mit seitlichen Abdeckscheiben versehen ist.

Der Aufbau einer erfindungsgemäßen Spannrolle 1 wird zunächst anhand der Fig. 1 und 2 erläutert. Die Spannrolle 1 umfaßt ein Tragelement 2, das beispielsweise mit einer Spannvorrichtung verbunden ist, reit der ein Riemen 3 eines Riementriebs gespannt werden kann. Das topfartig gestaltete Tragelement 2 dient außenseitig auf einer Mantelfläche 4 zur Führung eines Wälzlagers 5, auf dessen Außenring 6 ein Rad 7 lagefixiert ist. Alternativ zu der abgebildeten Wälzlagerung ist ebenfalls ein Serienkugellager verwendbar, dessen Innenring auf dem Tragelement 2 geführt ist und dessen Außenring beispielsweise vom Werkstoff des Rades 7 umspritzt ist. Das aus Kunststoff gefertigte oder von Kunststoff umspritzte Rad 7 besitzt einen etwa doppelt liegenden H-förmigen Querschnitt, versehen mit einem Mittelsteg 8, der einen Innenring 9 und einen Außenring 10 miteinander verbindet. Durch diesen Aufbau ergeben sich U-förmige Ausnehmungen 11, in denen radial ausgerichtete Rippen 12 zur Versteifung vorgesehen sind. Der Riemen 3 liegt auf einer Lauffläche 13 des Außenrings 10 an. Wie die Fig. 1 verdeutlicht, sind die Rippen 12 auf den Umfang bezogenen unterschiedlich beabstandet, verdeutlicht durch die gekennzeichneten Abstände "a" und "b".

In Fig. 3 ist eine Spannrolle 21 abgebildet, deren Tragelement 22 kleiner dimensioniert ist. Daher weisen die Rippen 32, die sich vom Innenring 29 bis zum Außenring 30 erstrecken, eine größere radiale Länge auf. Zur Erreichung einer ausreichenden Rippenabstützung der Lauffläche 33 sind Zwischenrippen 36 vorgesehen, die sich vom Außenring 30 bis zum Zwischenring 35 erstrecken. Durch diese Gestaltung bilden sich unterschiedliche dimensionierte Ausnehmungen. Die äußere Ausnehmung 31 erstreckt sich zwischen dem Außenring 30 und dem Zwischenring 35 und wird seitlich von einer Rippe 32 und einer Zwischenrippe 36 begrenzt. Der innere Freiraum 34 bildet sich im Bereich zwischen dem Innenring 29 und dem Zwischenring 35 und erfährt eine weitere Eingrenzung jeweils durch zwei Rippen 32.

In dem in Fig. 4 gezeigten weiteren Ausführungsbeispiel einer erfin dungsgemäßen Spannrolle sind die mit dem in Fig. 2 gezeigten ersten Ausführungsbeispiel übereinstimmenden Bauteile mit gleichen Bezugsziffern versehen, so daß bezüglich deren Beschreibung auf die Ausführung zum ersten Ausführungsbeispiel verwiesen werden kann.

Die Spannrolle 41 gemäß Fig. 4 ist mit weiteren unterstützenden Maßnahmen versehen zur Unterbindung einer nachteiligen Geräuschanre gung durch die Rippen. Dazu sind die Ausnehmungen 51 durch Abdeckscheiben 53, 54 seitlich verschlossen, die jeweils an den Außenseiten den Innenring 49 mit dem Außenring 50 verbinden und dabei an den Rippen 52 seitlich anliegen. Zur Befestigung der Abdeckscheiben 53, 54 dienen beispielsweise partiell angeordnete, radial ausgerichtete Vorsprünge 55, 56, die vorteilhaft sowohl am Innenring 49 als auch am Außenring 50 angebracht sind und zur Lagefixierung der Abdeckscheiben 53, 54 dienen. Alternativ bietet es sich an die Abdeckscheiben 53, 54 stoffschlüssig, beispielsweise mittels einer Ultraschallschweißung, an dem Innenring 49 und dem Außenring 50 zu befestigen. Das Rad 47 bildet somit einen geschlossenen kreisringförmigen Körper, der radial vom Innenring 49 und vom Außenring 50 begrenzt ist.

Bezugszeichenliste

1

Spannrolle

2

Tragelement

3

Riemen

4

Mantelfläche

5

Wälzlager

6

Außenring

7

Rad

8

Mittelsteg

9

Innenring

10

Außenring

11

Ausnehmung

12

Rippe

13

Lauffläche

21

Spannrolle

22

Tragelement

27

Rad

29

Innenring

30

Außenring

31

Außnehmung (außen)

32

Rippe

33

Lauffläche

34

Freiraum (innen)

35

Zwischenring

36

Zwischenrippe

41

Spannrolle

47

Rad

49

Innenring

50

Außenring

51

Ausnehmung

52

Rippe

53

Abdeckscheibe

54

Abdeckscheibe

55

Vorsprung

56

Vorsprung

Claims

1. Spannrolle aus Kunststoff für einen Riementrieb, umfassend ein Rad, das einen Innenring und einen Außenring aufweist, die durch radial ausgerichtete, über den Umfang verteilt angeordnete Rippen sowie durch einen Mittelsteg verbunden sind, wobei das Rad über ein Wälzlager auf einem Tragelement drehbar gelagert ist und das Rad mit einer Lauffläche an einem Riemen des Riementriebs abgestützt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die aufeinanderfolgenden Rippen (12, 32, 52), bezogen auf einen Mittelpunkt des Rades (7, 27, 47), unterschiedli che Winkel zueinander einschließen, wobei die Winkel wiederkehrende Winkelwerte aufweisen, deren Winkelunterschiede zwischen benachbarten Rippen ≧ 0,5 Grad betragen und ein Außenring (6) des Wälzlagers (5) außenseitig und begrenzt an beiden Stirnseiten vom Innenring (9) des Rades (7) umspritzt ist.

2. Spannrolle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Rippen (32) im Wechsel mit Zwischenrippen (36) vorgesehen sind.

3. Spannrolle nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenrip pen (36) an einem Ende in einem Zwischenring (35) münden.

4. Spannrolle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Rad (47) beidseitig mit axial an den Rippen (52) anliegenden, den Innenring (49) mit dem Außenring (50) verbindenden Abdeckscheiben (53, 54) versehen ist.