DE60105759T2

DE60105759T2 - Riemenspanner mit dämpfermechanismus

Info

Publication number: DE60105759T2
Application number: DE60105759T
Authority: DE
Inventors: Alexander Serkh
Original assignee: Gates Corp
Current assignee: Gates Corp
Priority date: 2000-01-12
Filing date: 2001-01-03
Publication date: 2005-10-06
Anticipated expiration: 2021-01-04
Also published as: HK1046949B; JP3658371B2; EP1250542A1; EP1250542B1; CZ20022396A3; JP2003530527A; WO2001051828A1; CA2396061A1; HK1046949A1; ATE277307T1; DE60105759D1; CN1404559A; BR0107411B1; PL204497B1; AU765087B2; AU2626301A; CN1170075C; MXPA02007827A; KR100454779B1; BR0107411A

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft eine Spannvorrichtung mit einem Dämpfungsmechanismus. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Spannvorrichtung mit einer Feder, die die Position eines Schwenkarms vorspannt, an dem eine an einem Riemen angreifende Riemenscheibe drehbar angebracht ist. Die erfindungsgemäße Spannvorrichtung mit ihrem Dämpfungsmechanismus ist besonders zweckmäßig bei der Regelung der Spannung eines Mikrokeilriemenantriebssystems, wie beispielsweise eines Fronthilfsantriebs für den Einsatz bei Kraftfahrzeugmotoren.
Eine mechanische Spannvorrichtung wird zum automatischen Regeln der Spannung eines Mikrokeilriemens eines Fronthilfsantriebs für den Einsatz bei Kraftfahrzeugmotoren verwendet. Üblicherweise weist eine derartige Spannvorrichtung einen Schwenkarm auf, der sich um einen Drehzapfen dreht, der an einer Basis befestigt ist, und an dem Drehzapfen eine büchsenartige Hülse verwendet, um für den sich drehenden Schwenkarm eine Lagerfläche zu bilden. Viele derartiger Lager bestehen aus Kunststoff und sind über die erwartete Lebensdauer der Spannvorrichtung Verschleiß ausgesetzt. Häufig wird eine Torsionsfeder verwendet, wobei ein Ende mit der Basis und das andere Ende mit dem Schwenkarm verbunden ist, um die Position des Schwenkarms vorzuspannen und eine angebrachte Riemenscheibe in Anlage an einen Riemen zu bringen. Die Feder wird ferner zur Erzeugung einer Federkraft verwendet, die mit einem Dämpfungsmechanismus wirksam ist, der eine Normalkraftkomponente für eine Reibgleitfläche erzeugt, um Schwingbewegungen des Schwenkarms zu verhindern oder zu dämpfen.
Eine übliche Spannvorrichtungsausgestaltung, die Probleme hinsichtlich Sperrigkeit, Kosten und Dämpfung löst, ist in U.S.-Patent Nr. 4 473 362 offenbart. Die Spannvorrichtung nach U.S.-Patent 4 473 362 weist einen Schwenkarm auf, der an einem versetzten zylindrischen Teil angebracht ist, das den Schwenkarm stützt und sich um einen an einer Basis befestigten Drehzapfen dreht. Es wird nur eine Torsionsfeder verwendet, die mit einem Ende mit dem Schwenkarm und mit dem anderen Ende mit der Basis verbunden ist. Eine einzelne büchsenartige Hülse an dem Drehzapfen weist eine Lagerfläche auf, die das zylindrische Teil stützt. Die radiale Ebene eines Riemenscheibenlagers ist in bezug auf die büchsenartige Hülse versetzt, die ein Moment oder einen Drall als Last einbringt, die von der Hülse getragen werden muß. Derartige Spannvorrichtungen werden aufgrund des Versatzes der Riemenscheibe relativ zu ihrer Stütze als Spannvorrichtung vom "Z"-Typ bezeichnet.
Der Riemen eines derartige Spannvorrichtungen vom "Z"-Typ verwendenden Antriebssystems greift an der Riemenscheibe an und erzeugt eine Riemenkraft an der Riemenscheibe, die auf das zylindrische Teil übertragen wird. Wie in dem Patent 4 473 362 erläutert, werden die ungleichen Lasten auf die Hülse von einer Dämpfungseinrichtung reduziert, die eine Normalkraftkomponente erzeugt, die im wesentlichen in derselben Richtung wirkt wie die Riemenkraftkomponente. In manchen Fällen reicht die Normalkraftkomponente der Dämpfungseinrichtung nicht aus, um ein von der versetzten Riemenkraft erzeugtes Moment auszugleichen, die einzelne Hülse an sich neigt zum ungleichmäßigen und vorzeitigen Verschleiß.
Ein in solchen Spannvorrichtungen vom "Z"-Typ üblicherweise verwendeter Dämpfungsmechanismus ist in U.S.-Patent Nr. 5 632 697 offenbart. Der Dämpfungsmechanismus nach dem Patent Nr. 5 632 697 weist eine Dämpfungseinrichtung auf, bei der die von der Dämpfungseinrichtung erzeugte Normalkraft größer als die den Dämpfungsmechanismus aktivierende Federkraftkomponente ist. Die Dämpfungseinrichtung weist einen Bremsschuh mit einer äußeren gebogenen Reibfläche auf, die an der Innenseite eines zweiten zylindrischen Teils angreift, so daß die Reibfläche darauf gleitet. Der Bremsschuh weist zwei voneinander abgewandte Innenrampenflächen auf, von denen eine gleitend an einer komplementären Rampenfläche der Basis und die andere an einem Fortsatz des Federendes angreift, das die Federkraft auf den Bremsschuh aufbringt. Die Federkraft wird von einem Ende der Feder erzeugt, das um einen in der Basis ausgebildeten Vorsprung gebogen ist. Die unter Spannung stehende Feder bringt eine zu der Innenrampenfläche im we sentlichen senkrechte Kraft auf, wobei die Rampenfläche des Schuhs gegen die komplementäre Rampenfläche der Basis und ein Belag gegen eine komplementäre Innenfläche des zweiten zylindrischen Teils gedrückt wird, wodurch eine dem Schuh mitzuteilende reaktionäre Kraft bewirkt wird.
Da der Dämpfungsmechanismus nach dem Patent Nr. 5 632 697 die Verwendung mehrerer Rampenflächen, des Bremsschuhs und eines Vorsprungs in der Basis erfordert, ist die Möglichkeit zum Erreichen einer stärkeren Dämpfung begrenzt. Außerdem erhöht die Verwendung mehrerer Teile die Kosten, das Gewicht und die Größe der Gesamtausgestaltung der Spannvorrichtung.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Gemäß der Erfindung nach Anspruch 1 ist eine Spannvorrichtung zum Spannen eines Kraftübertragungsriemens, mit einem Dämpfungsmechanismus, vorgesehen, die insbesondere bei eine Spannvorrichtung verwendenden Mikrokeilriemenfronthilfsantriebssystemen in Kraftfahrzeuganwendungsbereichen zweckmäßig ist, wobei die Ausrichtung der Riemenscheibe über die erwartete Lebensdauer der Spannvorrichtung und die Gesamtkosten, das Gesamtgewicht und die Gesamtgröße der Spannvorrichtung wichtig sind. Der erfindungsgemäße Dämpfungsmechanismus weist eine Feder mit einem ersten und einem zweiten Ende auf, wobei das erste Ende wirkungsmäßig mit einer Dämpfungsplatte mit einem ersten und einem zweiten Federkontaktpunkt verbunden ist, wodurch das auf die Dämpfungsplatte aufgebrachte Federdrehmoment in Kombination mit einer Reaktionskraft an der Schwenkfläche eine Normalkraft erzeugt. Die Dämpfungsplatte weist auch eine äußere Reibfläche und mindestens eine Rampenfläche auf. In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist das zweite Ende der Feder mit einer Spannvorrichtungsbasis verbunden. In einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung ist das zweite Ende der Feder mit einem Schwenkarm der Spannvorrichtung verbunden.
Ein Vorteil der Erfindung besteht darin, daß ein weniger sperriger Dämpfungsmechanismus mit einer geringeren Anzahl an Bauteilen und einer vergrößerten Reibkontaktfläche vorgesehen ist. Ein weiterer Vorteil der Erfindung ergibt sich durch die Verringerung der Notwendigkeit teurer maschinell bearbeiteter Vorsprünge und Rampenflächen in entweder der Basis oder dem Schwenkarm.
Diese und andere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Zeichnungen und ihrer Beschreibung, welche zeigen:
1 eine schematische Vorderansicht eines Fronthilfsantriebssystems, das eine Riemenspannvorrichtung mit einem Dämpfungsmechanismus der Erfindung aufweist;
2 eine vergrößerte schematische Teilansicht im wesentlichen entlang der Linie 2-2 von 1, wobei der Spannvorrichtung zugeordnete verschiedene Teilkräfte dargestellt sind;
3 eine entlang der Linie 3-3 von 2 geschnittene Ansicht;
4 eine vergrößerte Ansicht des Dämpfungsmechanismus der Erfindung;
5 ein alternatives Ausführungsbeispiel des Dämpfungsmechanismus mit Halbkreisform;
6 ein alternatives Ausführungsbeispiel des Dämpfungsmechanismus in Halbkreisform und einer Außenwand mit einem Auslenkband; und
7 ein alternatives Ausführungsbeispiel des Dämpfungsmechanismus mit einer inneren Reibfläche.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
In den 1 und 2 ist eine Spannvorrichtung 10 mit einer Riemenscheibe 12 als Bestandteil eines Riemenantriebssystems dargestellt, das einen Riemen 16 und mehrere Riemenscheiben aufweist. Der Riemen 16 ist beispielsweise um eine Kurbelwellenriemenscheibe 18, eine Gebläse/Wasserpumpenriemenscheibe 20, eine Servolenkriemenscheibe 22, eine Drehstromlichtmaschinenriemenscheibe 24, eine Leitrolle 26 und die Spannvorrichtungsriemenscheibe 12 geführt. Die Spannvorrichtungsriemenscheibe 12 greift an dem Riemen 16 an und ist in mehreren Positionen gezeigt, um schematisch darzustellen, wie sich die Riemenscheibe zur Einstellung der Bandspannung bewegt. Die Spannvorrichtungsriemenscheibe 12 greift an dem Riemen 16 an und nimmt eine Riemenlast in Form der Riemenspannung T1, T2 angrenzender Riementrume 28, 30 auf. Kombiniert erzeugen die Bandspannungen T1, T2 (oder Lasten) eine Riemenkraftkomponente BF entlang einer Winkelhalbierenden oder eines Winkels, der zwischen den Riementrumen 28, 30 gebildet ist. Die von einem Drehzapfen 32 der Spannvorrichtung axial versetzte Riemenkraftkomponente erzeugt eine komplizierte Nabenlast mit Kräften und Momenten, die symbolisch (d.h. nicht ausdrücklich) durch den Pfeil HL repräsentiert sind. Der Dämpfungsmechanismus der Erfindung ist bei 34 in der Spannvorrichtung 10 gezeigt.
Wie aus 3 hervorgeht, ist die Spannvorrichtung 10 mechanisch und weist den Dämpfungsmechanismus 34 der Erfindung auf, der eine Basis 42, eine Torsionsfeder 44 und eine Riemenscheibe 12 aufweist, die drehbar an einem Schwenkarm 52 angebracht ist, beispielsweise mittels eines Kugellagers 62 an einer Welle 64. Das Kugellager 62 ist mittels eines geflanschten Befestigungselements 66 an der Welle 64 gehalten. Der Schwenkarm 52 ist an einem zylindrischen Teil 53 angebracht, das den Schwenkarm 52 stützt und sich mit einer Drehwelle 55 dreht. In dem Drehzapfen 32 ist mindestens eine büchsenartige Hülse 56 positioniert. Die Drehzapfenhülse 56 ist vorzugsweise polymer und so in dem Drehzapfen positioniert, daß sie sich an der Drehwelle 55 dreht, um so den Schwenkarm 52 zu stützen. Zwar ist nur eine Drehzapfenhülse 56 dargestellt, aber es besteht die Möglichkeit, mehr als eine vorzusehen. Die ein Befestigungselement 60 aufweisende Drehwelle 55 erstreckt sich durch eine geflanschte Bohrung 57 in dem zylindrischen Teil 53 und die Drehzapfenhülse 56, um dadurch den Schwenkarm 52 an der Basis 42 anzubringen.
Gemäß den 2-4 weist der Dämpfungsmechanismus 34 eine Torsionsfeder 70 mit einem ersten Ende 72 und einem zweiten Ende 74 auf. Ferner weist der Dämpfungsmechanismus 34 eine Dämpfungsplatte 76 mit einer äußeren Reibflä che 78 auf, um in diesem Ausführungsbeispiel an der Basis 42 der Spannvorrichtung 10 anzugreifen. Zum Zusammengreifen mit einem Vorsprung 79 des Schwenkarms 52 ist eine Rampenfläche 77 vorgesehen. Die Dämpfungsplatte 76 weist einen ersten Federkontaktpunkt 80 und einen zweiten Federkontaktpunkt 82 zum wirkungsmäßigen Verbinden der Feder 70 mit der Dämpfungsplatte 76 auf. In dem in 4 gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Dämpfungsplatte 76 symmetrisch um die Achse A-A, wodurch die Installation der Feder 70 mit einer anderen Wicklungsrichtung der Schraubenfeder ermöglicht wird.
Die Dämpfungsplatte weist zur Aufnahme der Feder 70 einen Kanal 86 mit einer Plattenbasis 88, einer Innenwand 90 und einer Außenwand 92 auf. Die Plattenbasis weist Reibpads 93 auf, die mit periodischem Abstand auf einer (nicht gezeigten) Unterseite angeordnet sind, um gleitend an dem zylindrischen Spannvorrichtungsteil 53 anzugreifen.
An der Dämpfungsplatte 76 ist ein Belag 84 angebracht, der die Reibfläche 78 bildet und durch die Verwendung mechanischer Ansätze 85 zum festhaftenden Anbringen des Belags 84 an der Dämpfungsplatte 76 an dieser angebracht ist.
Der Dämpfungsmechanismus 34 gemäß den 2–4 ist kreisförmig. Eine andere Ausführungsform des Dämpfungsmechanismus 34 ist in 5 gezeigt, in der die Dämpfungsplatte halbkreisförmig ist. Die Dämpfungsplatte 76 weist ein Drehgelenk 100 auf, das es der Dämpfungsplatte 76 unter dem von der Feder 70 ausgehenden Drehmoment ermöglicht, eine bei B angezeigte Relativbewegung auszuführen. Die zusätzliche Bewegung der Dämpfungsplatte 76 sorgt für eine erhöhte Reibungskraft für die Dämpfung.
In einer in 6 gezeigten anderen Ausführungsform ist eine halbkreisförmige Dämpfungsplatte 76 mit einem Auslenkband 102 an der Außenwand 92 vorgesehen. Bei dieser Ausführungsform wirkt die von dem Federende 72 aufgebrachte Kraft, wie in C gezeigt, auf das Auslenkband 102, um ein radiales Zusammengreifen mit der Spannvorrichtung zu ermöglichen, um die Belastung des Schwenkarms 52 zu unterstützen. In diesem Ausführungsbeispiel hat das Aus lenkband 102 Kontakt mit der an dem Spannvorrichtungsarm 52 angebrachten zusätzlichen Stütze 104.
7 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel des Dämpfungsmechanismus, deren Innenwand 90 einen Belag 110 mit einer Innenreibfläche 112 aufweist.

Claims

Spannvorrichtung (10) zum Spannen eines Kraftübertragungsriemens (16), mit einem Dämpfungsmechanismus (34), der umfaßt: eine Feder (70) mit einem ersten (72) und einem zweiten Ende (74), wobei die Feder (70) in der Lage ist, ein Federdrehmoment auszuüben; eine Dämpfungsplatte (76) mit einer Reibfläche (78) und wenigstens einer Rampenfläche (77); dadurch gekennzeichnet, daß die Rampenfläche (77) an einer Schwenkfläche (79) angreift; und die Dämpfungsplatte (76) einen ersten (80) und einen zweiten (82) Federkontaktpunkt zum wirkungsmäßigen Verbinden des ersten Endes (72) der Feder (70) aufweist, wodurch das auf die Dämpfungsplatte (76) aufgebrachte Federdrehmoment in Kombination mit einer Reaktionskraft an der Schwenkfläche (79) eine Normalkraft erzeugt.
Spannvorrichtung (10) nach Anspruch 1, bei der die Dämpfungsplatte (76) um wenigstens eine Achse symmetrisch ist.
Spannvorrichtung (10) nach Anspruch 1, bei der die Dämpfungsplatte (76) eine äußere Reibfläche (78) aufweist.
Spannvorrichtung (10) nach Anspruch 1, bei der die Dämpfungsplatte (76) einen angebrachten Belag (84) aufweist, der die äußere Reibfläche (78) bildet.
Spannvorrichtung (10) nach Anspruch 1, bei der die Feder (70) eine Torsionsfeder ist.
Spannvorrichtung (10) nach Anspruch 1, bei der die Dämpfungsplatte (76) kreisförmig ist.
Spannvorrichtung (10) nach Anspruch 1, bei der die Dämpfungsplatte (76) halbkreisförmig ist.
Spannvorrichtung (10) nach Anspruch 1, bei der die Dämpfungsplatte (76) eine innere Reibfläche aufweist.
Spannvorrichtung (10) nach Anspruch 8, bei der die Dämpfungsplatte (76) einen angebrachten Belag (84) aufweist, der die innere Reibfläche (78) bildet.
Spannvorrichtung (10) nach Anspruch 1, bei der die Dämpfungsplatte (76) einen Kanal (86) mit einer Plattenbasis (88), einen Innenwand (90) und einer Außenwand (92) aufweist.
Spannvorrichtung (10) nach Anspruch 10, bei der die Plattenbasis (88) eine Unterseite zum gleitenden Zusammengreifen mit der Spannvorrichtung (10) aufweist.
Spannvorrichtung (10) nach Anspruch 11, bei der die Unterseite Reibpads (93) aufweist.
Spannvorrichtung (10) nach Anspruch 10, bei der die Plattenbasis (88) eine Oberseite zum Zusammengreifen mit der Feder (70) aufweist.
Spannvorrichtung (10) nach Anspruch 7, bei der die Dämpfungsplatte (76) ein Drehgelenk (100) für die Relativbewegung der Dämpfungsplatte (76) aufweist.
Spannvorrichtung (10) nach Anspruch 14, bei der die Dämpfungsplatte (76) einen Kanal (86) mit einer Plattenbasis (88), einer Innenwand (90) und einer Außenwand (92) aufweist.
Spannvorrichtung (10) nach Anspruch 15, bei der die Außenwand (92) ein Auslenkband (102) zum radialen Zusammengreifen mit der Spannvorrichtung (10) aufweist.