DE69901603T2

DE69901603T2 - Riemenspanner für ein kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE69901603T2
Application number: DE69901603T
Authority: DE
Inventors: J. Lehtovaara
Original assignee: Litens Automotive Partnership; Litens Automotive Inc
Current assignee: Litens Automotive Partnership; Litens Automotive Inc
Priority date: 1998-03-13
Filing date: 1999-03-12
Publication date: 2003-01-02
Anticipated expiration: 2019-03-13
Also published as: US6149542A; EP1062438A1; AU2707799A; EP1062438B1; CA2323548C; AU2707699A; ATE218195T1; ES2178391T3; CA2323548A1; CA2323549C; WO1999047834A1; US6196940B1; WO1999047833A1; DE69901603D1; CA2323549A1

Description

Bereich der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich insgesamt auf Riemenspanner, und insbesondere auf Riemenspanner, die leicht und präzise in eine Funktionsbeziehung mit einem Steuer- oder Antriebsriemen angebracht werden kann.

Hintergrund der Erfindung

Riemenspanner sind im Stand der Technik gut bekannt und werden bislang bei vielen Riemensystemen verwendet. Ein Riemenspanner ist eine bewegbare Lagerungseinrichtung, die einen Teil eines Riemens in einem Motor oder in einem anderen mechanischen System drehbar lagert. Ein Riemenspanner ist bewegbar, um eine Erhöhung oder eine Verringerung der Riemenweglänge aufgrund einer Abnutzung oder anderen Faktoren zu kompensieren, um eine konstante Riemenspannkraft an einem Steuer- oder Antriebsriemen zu schaffen. Ein Riemenspanner gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 ist aus der DE-C-42 23 325 bekannt.
Ein allgemeiner Typ eines herkömmlichen Riemenspanners umfasst eine Schwenkeinrichtung, die schwenkbar an der befestigten Einrichtung durch eine Schwenkanordnung befestigt ist. Die Schwenkeinrichtung trägt eine an einem Riemen eingreifende Riemenscheibe. Eine Schraubenfeder ist die Schwenkanordnung umgebend angeordnet, und die Enden der Feder sind zwischen der befestigten und der Schwenkeinrichtung verbunden, um die letztgenannte bezüglich der zuerst genannten in eine Position einer maximalen Riemenaufnahme vorzuspannen. Die Federvorspannkraft verringert sich, wenn sich die Schwenkeinrichtung aus einer Position mit minimaler Riemenaufnahme in eine Position maximaler Riemenaufnahme bewegt. Obwohl die Federkraft innerhalb des vorgesehenen Bewegungsbereiches variiert, wird an dem Riemen eine im Wesentliche konstante Spannung aufrechterhalten. Die oben erwähnten Prinzipien sind aus dem US-Patent Nr. 4,473,362 erkennbar.
Es ist auch bekannt, dass, wenn ein Riemenspanner an einem Motor angebracht ist, der Spanner so angebracht werden sollte, dass eine vorherbestimmte statische Spannkraft auf den Riemen aufgebracht wird. Bei einigen Riemenspannern wird dies dadurch erreicht, dass dieser so eingestellt wird, dass die Schwenkeinrichtung, die die Riemenscheibe trägt, zwischen zwei Endanschlägen positioniert wird, die den Bewegungsbereich der Schwenkeinrichtung definieren. Ein Riemenspanner sollte die geeignete Riemenspannungshöhe über die gesamte Betriebswinkelbewegung der Schwenkeinrichtung aufrechterhalten.
Bei anderen Anordnungen des Stands der Technik wird während der Einstellung oder Installation des Spanners ein exzentrisches Einstellelement, das ein Teil der befestigten Einrichtung bildet, gedreht, um eine exzentrische Schwenkeinrichtung zu bewegen, die exzentrisch um das exzentrische Einstellelement angeordnet ist. Eine Drehung des exzentrischen Einstellelementes verursacht eine Bewegung der exzentrischen Schwenkeinrichtung in einen Spanneingriff mit dem Riemen. Wenn der Riemen eine vorherbestimmte statische Spannung erreicht, verursacht die Gegenkraft bei einer fortgesetzten Drehung des exzentrischen Einstellelements eine Bewegung der exzentrischen Schwenkeinrichtung weg von ihrem Anschlag in die Riemeneingriffsrichtung und in eine Position zwischen den Anschlägen, wobei die den Riemen spannende Riemenscheibe in einer vorherbestimmten statischen Spannbeziehung zu dem Riemen angeordnet wird. Solche Anordnungen werden in dem US-Patent Nr. 5,244,438 und in dem UK-Patent Nr. 2,249,152 vorgeschlagen.
Ein Nachteil der Konstruktionen dieser zwei Patente besteht darin, dass sie beide Riemenspanner offenbaren, die eine exzentrische Schwenkeinrichtung vorsehen, die für eine Bewegung an dem exzentrischen Einstellelement geführt ist, wenn das exzentrische Einstellelement gedreht wird, um den Spanner in eine Spannungsbeziehung mit den Riemen anzuordnen. Deshalb folgen die exzentrische Schwenkeinrichtung und die darauf angebrachte Riemenscheibe einem insgesamt bogenförmigen Weg, wenn sie sich in Richtung des Riemens und in Spanneingriff mit diesem bewegen. Zusätzlich wird die Spindel, auf der die Schwenkeinrichtung angebracht ist, und/oder eine Basisplatte, auf der das exzentrische Einstellelement angebracht ist, Bewegung in Art einer Verbindungsstange unterworfen, wenn das exzentrische Einstellelement gedreht wird. Aufgrund dieser Bewegungen können die Basisplatte und/oder die Schwenkwelle nicht in der Ausrichtung für eine geeignete Spannung des Riemens angebracht werden, wenn der Befestigungsbolzen befestigt wird und das exzentrische Einstellelement und die Schwenkwelle in ihrer endgültigen Einbaustellung angebracht werden.
Das US-Patent Nr. 5,759,125 schlägt eine Riemenspanneranordnung vor, die eine steife Lagerbasis mit einem länglichen Schlitz umfasst, die eine Translationsverschiebung der Lagerbasis zur einstellbaren Befestigung der Lagerbasis an dem Kraftfahrzeug ermöglicht. Diese Bewegung ist nicht auf eine bogenförmige Bewegung in Art einer Verbindungsstange beschränkt, wie es bei den oben erwähnten zwei Patenten der Fall ist, sondern ist frei, um sich in irgendeiner Richtung zu bewegen, die durch eine von außen angebrachte Kraft diktiert wird. Diese Bewegungsfreiheit ist hinsichtlich einer geeigneten Ausrichtung des Spanners während der Anbringung nicht besser oder sogar schlechter als die bogenförmige Bewegung in Art einer Verbindungsstange. Wie bei den zwei oben erwähnten Patenten kann die Lagerbasis und/oder die Schwenkwelle bei dem '125-Patent so angebracht werden, dass sie nicht für eine geeignete Spannung des Riemens ausgerichtet sind, wenn der Spannerbefestigungsbolzen schließlich angezogen und der Spanner in seiner endgültigen Position angebracht wird.

Zusammenfassung der Erfindung

Es ist ein Ziel der Erfindung, die Probleme, die sich bei den bekannten Riemenspannungsvorrichtungen herausgestellt haben, dadurch zu überwinden, dass ein Riemenspanner bereitgestellt wird, der eine exzentrische Schwenkeinrichtung aufweist, die nicht an einem inneren exzentrischen Einstellelement geführt wird, sondern vielmehr an einer konzentrischen Spindel angebracht ist, die in einer linearen Richtung durch einen Zapfen oder einen Bolzen geführt wird, wenn die Spindel in Richtung des Riemens wie ein Nocken bewegt wird.
Diesem Ziel entsprechend stellt die vorliegende Erfindung, wie sie durch die Merkmale von Patentanspruch 1 definiert wird, einen Riemenspanner für einen Kraftfahrzeugmotor bereit, der einen Spindelabschnitt und eine exzentrische Schwenkeinrichtung aufweist, die für eine Schwenkbewegung an dem Spindelabschnitt angebracht ist. Ein drehbares Riemenscheibenelement ist für eine Drehung an der exzentrischen Schwenkeinrichtung angebracht, und eine Feder ist so aufgebaut und angeordnet, dass sie die exzentrische Schwenkeinrichtung in eine Richtung vorspannt, die so gerichtet ist, dass das drehbare Riemenscheibenelement in Spanneingriff mit einem Riemen gedrängt wird, der um das Riemenscheibenelement gezogen ist. Eine Kraftaufbringungseinrichtung ist so aufgebaut und angeordnet, dass sie den Spindelabschnitt in Richtung des Riemens gegen eine gegenwirkende Riemenbelastungskraft drängt, die durch den Riemen auf die drehbare Riemenscheibe aufgebracht wird. Eine Linearführungseinrichtung ist so aufgebaut und angeordnet, dass sie die Bewegung des Spindelabschnitts auf eine lineare Bewegung in Richtung des Riemens beschränkt, während eine Kraft durch die Kraftaufbringungsvorrichtung während des Einbaus des Riemenspanners aufgebracht wird.
Die exzentrische Schwenkeinrichtung ist an einem Spindelabschnitt angebracht, der bezüglich seiner Innenbohrung konzentrisch ist, und ist in einer linearen Richtung während der Installation des Spanners geführt.
Die Linearführungseinrichtung weist einen an dem Motorrahmen befestigten Zapfen oder Bolzen auf, der von der Innenbohrung des Spindelabschnitts aufgenommen wird. Da der Zwischeneingriff oder die Kontaktbereiche zwischen dem Zapfen oder Bolzen und dem Spanner auf eine Position oberhalb der Riemenmittelebene begrenzt ist, wird den durch den Riemen auf den Spanner während der Installation aufgebrachten Neigungskräften entgegengewirkt. Die Gegenkraft wird erhöht, weil die Eingriffsstellen zwischen dem Bolzen oder Zapfen und dem Rest des Spanners nicht auf axiale Positionen begrenzt ist, die axial in überlappender Beziehung der Spindel liegen. Da die Eingriffsstelle von der Schwenk- oder Biegestelle des Bolzens oder Zapfens weiter weg bewegt werden kann, ist das gegenwirkende Moment größer als bei bekannten Riemenspannerkonstruktionen.
Gemäß einem anderen Ziel der Erfindung wird ein Verfahren zur Anbringung eines Riemenspanners mit einem Spindelabschnitt bereitgestellt. Eine Schwenkeinrichtung wird an dem Spindelabschnitt angebracht, und eine drehbare Riemenscheibe wird für eine Drehung an der Schwenkeinrichtung angebracht. Eine Feder spannt die Schwenkeinrichtung in eine Richtung so vor, dass das Riemenscheibenelement den Spanner in Eingriff mit einem Riemen drängt, wenn der Riemenspanner an einem Kraftfahrzeugmotor angebracht wird. Das Verfahren umfasst das Anbringen des Riemenspanners an dem Kraftfahrzeugmotor mit einem relativ lockeren Befestigungsbolzen, das Bewegen des Spindelabschnitts auf im Wesentlichen lineare Weise in Richtung des Riemens, so dass die Riemenscheibe in Krafteingriff mit dem Riemen bewegt wird, um eine Schwenkbewegung der Schwenkeinrichtung gegen die Vorspannung der Feder zu verursachen. Nach Anordnung des Spanners in einer vorherbestimmten Spannbeziehung zu dem Riemen wird der Befestigungsbolzen angezogen, um den Spindelabschnitt ortsfest zu fixieren.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist eine Frontansicht eines Riemenspanners gemäß den Grundsätzen der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 ist eine der Fig. 1 ähnliche Draufsicht, die jedoch den Riemenspanner zeigt, der in Richtung seiner Einbauposition während eines Einbauvorgangs bewegt ist;
Fig. 3 ist eine der Fig. 2 ähnliche Draufsicht, die jedoch den Spanner zeigt, der in einen installierten Riemenspanneingriff mit einem Riemen bewegt wurde;
Fig. 4 ist ein Querschnitt durch die Linie 4-4 in Fig. 3; und
Fig. 5 ist eine Seitenansicht des Spanners zum Zwecke der Darstellung der Anschlagflächen des Spannerarms.

Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform

In Fig. 1 ist eine Frontansicht eines Riemenspanners 10 gemäß der vorliegenden Erfindung gezeigt. Der Riemenspanner 10 ist an einem insgesamt mit 12 bezeichneten Motorblock oder -rahmen entweder mittels eines Gewindebefestigungsbolzens oder eines Gewindezapfens und einer Mutter (die aus den Fig. 1 bis 3 für eine klare Darstellung entfernt sind) angebracht. Der Zapfen und die Mutter sind am besten in Fig. 4 zu sehen (der Zapfen ist mit 14 bezeichnet, und die Mutter ist mit 15 bezeichnet). In Fig. 1 befindet sich der Spanner 10 in lockerem Vorinstallationseingriff mit einem herkömmlichen Antriebs- oder Steuerriemen 16.
Fig. 2 ist eine der Fig. 1 ähnliche Draufsicht, die jedoch den Spanner 10 bei seinem Übergang in Richtung einer Einbaustellung während eines Einbauvorganges zeigt.
Fig. 3 ist eine der Fig. 2 ähnliche Draufsicht, die jedoch den Spanner 10 zeigt, der in einen eingebauten, riemenstraffenden Eingriff mit dem Riemen 16 bewegt wurde. Wenn der Spanner 10 vollständig eingebaut ist, wird die Mutter 15 (die in Fig. 4 in auseinandergezogener Darstellung gezeigt ist und in Fig. 5 vollkommen angezogen ist) auf ein distales Gewindeende 17 (wie in den Fig. 4 bis 5 gezeigt) des Zapfens 14 (in den Fig. 4 bis 5 gezeigt) angezogen.
Fig. 4 ist eine Querschnittsansicht durch die Linie 4-4 in Fig. 3 und zeigt den Riemenspanner 10 in eingebautem, riemenstraffenden Eingriff (außer der Mutter 15 in auseinandergezogener Darstellung) mit dem Riemen 16. Wie es gezeigt ist, weist der Riemenspanner 10 eine rohrförmige zylindrische, befestigte Einrichtung oder Spindel 18 auf. Die Spindel 18 ist vorzugsweise mit einer Presspassung oder auf eine andere Weise an einem ihrer Enden, das angrenzend an den Motorrahmen 12 angeordnet ist, an einem Befestigungsplattenelement oder einem Plattenbefestigungsabschnitt 22 befestigt. Es sollte erkennbar sein, dass, während bei der bevorzugten Ausführungsform ein Befestigungsabschnitt 22 verwendet wird, der Befestigungsabschnitt 22 der vorliegenden Erfindung auch weggelassen werden kann. In Fällen, in denen er weggelassen wird, kann die gewünschte Linearbewegung der Spindel 18 während des Einbaus (unten stehend beschrieben) durch andere Mittel durchgeführt werden (z. B. durch eine besonders entwickelte Schnittstelle zwischen der Spindel 18 und/oder der Kraftaufnahmeeinrichtung 28 (unten stehend beschrieben) mit dem Zapfen 14).
Bei der gezeigten Ausführungsform ist das eine Ende der Spindel oder des Spindelabschnitts 18 in einer kreisförmigen Öffnung 23 in dem Befestigungsplattenelement 22 aufgenommen. Die Spindel 18 weist einen sich radial nach außen erstreckenden Ringflansch 21 angrenzend an das eine Ende auf. Die an dem Befestigungsplattenelement 22 anliegende ringförmige Fläche des Flansches 21 kann optional mit dem Plattenelement 22 verschweißt sein. Da das untere Ende der Spindel 18 fest in der Öffnung 23 der Befestigungsplatte 22 aufgenommen ist, wird bei einer Linearbewegung der Spindel in Richtung und weg von dem Riemen 16 während des Einbaus des Riemenspanners 10 das Plattenelement 22 damit bewegt. Diese zwei Elemente müssen jedoch nicht miteinander verschweißt sein, und es ist in Betracht gezogen, dass diese Elemente bei Aufbringung einer ausreichenden Kraft axial voneinander getrennt werden können. Durch die Spindel 18 erstreckt sich ein Innenhohlraum 20. Der Hohlraum 20 nimmt den befestigten Zapfen 14 auf.
Wie es am besten zu erkennen ist, wenn Fig. 4 in Verbindung mit den Fig. 1 bis 3 gesehen wird, ist in dem Befestigungsplattenelement 22 ein länglicher oder längs gestreckter Schlitz 24 ausgebildet. In dem Schlitz 24 ist ein Stift 26 aufgenommen, der sich von dem Motorrahmen 12 erstreckt. Eine die Einbaukraft aufnehmende Einrichtung 28 ist an einem Ende der Spindel 18 befestigt, das dem an das Befestigungsplattenelement 22 angrenzenden Ende entgegengesetzt ist. Bei der gezeigten Ausführungsform hat die Einrichtung 28 zur Aufnahme der Einbaukraft einen viereckigen oder rechteckigen Hauptteil 30 und sich nach außen erstreckende parallele Flansche 32, 34, die sich von zwei Seiten des Abschnitts 30 erstrecken. Die Flansche 32, 34 sind parallel zueinander und senkrecht zu dem linearen Weg der Bewegung, durch den sich das Befestigungsplattenelement 22 während des Einbaus des Spanners 10 bewegt, wie es nachstehend ausführlicher beschrieben wird. Die Unterseite des Abschnitts 30 der Einrichtung zur Aufnahme der Einbaukraft 28 ist an dem kreisförmigen oberen Ende der Spindel 18 beispielsweise durch Verschweißen befestigt.
In dem viereckigen Hauptabschnitt 30 der Kraftaufnahmeeinrichtung 28 ist vorzugsweise ein länglicher oder längsgestreckter Schlitz 36 ausgebildet. Die Länge des Schlitzes 36 erstreckt sich insgesamt senkrecht zu der Erstreckungsrichtung der parallelen Flansche 32, 34. Eine imaginäre Ebene, die sich entlang der Länge des Schlitzes 36 erstreckt und dessen Breite teilt, erstreckt sich außerdem entlang der Länge und teilt die Dicke des Schlitzes 24 in dem Befestigungsplattenelement 22. Diese imaginäre Ebene wird durch die gestrichelte Linie dargestellt, der das Bezugszeichen 40 in Fig. 1 gegeben ist.
Der befestigte Zapfen 14 erstreckt sich durch den länglichen Schlitz 36 in der Kraftaufnahmeeinrichtung 28 auf ähnliche Weise, wie sich der Stift 26 durch den länglichen Schlitz 24 in dem Befestigungselement 22 erstreckt. Der Stift 26 innerhalb des Schlitzes 24 und der Zapfen 14 innerhalb des Schlitzes 36 bilden miteinander eine Linearführungseinrichtung, die eine Bewegung der Spindel 18 auf eine Linearbewegung während des Einbaus des Riemenspanners 10 begrenzt. Genauer gesagt, dient ein Eingriff der Linearführungseinrichtungskomponenten untereinander zur Begrenzung der Bewegung der Spindel 18 in einer linearen Richtung parallel zur Ebene 40 und zur Verhinderung einer Drehung der Spindel 18 während des Einbaus des Spanners 10.
Vorzugsweise besteht ein minimales Spiel zwischen den Schlitzen 24, 36 und dem zugeordneten Stift 26/Zapfen 14, so dass der Zapfen 14 gleitbar an den gegenüberliegenden geraden Randabschnitten angreift, die den Schlitz 36 bilden, und der Stift 26 an den gegenüberliegenden geraden Randabschnitten angreift, die den Schlitz 24 bilden, während das Befestigungsplattenelement 22 während des Einbaus des Spanners 10 bewegt wird, um sicherzustellen, dass die Bewegung des Plattenelements 22 während des Einbaus linear ist. Diesbezüglich müssen die Dimensionen der Schlitze 24, 36 und die Dimensionen des Stiftes 26 und des Zapfens 14 so koordiniert werden, dass ein direkter Kontakt oder ein minimales Spiel zwischen dem Stift 26 und den gegenüberliegenden geraden Rändern des Schlitzes 24 und ein direkter Kontakt oder ein minimales Spiel zwischen dem Zapfen 14 und den gegenüberliegenden Rändern des Schlitzes 36 besteht.
Bei einer alternativen bevorzugten Ausführungsform (nicht gezeigt) ist ein Schlitz mit ähnlichen Dimensionen wie der Schlitz 36 in einem Abschnitt des Plattenelements 22 vorgesehen, der sich relativ zu dem Radius der Spindel 18 radial nach innen erstreckt. Die Spindel 18 ist zur Befestigung ihres unteren Endes an dem Plattenelement 22 verschweißt. Der Schlitz in dem Plattenelement nimmt den Zapfen 14 auf und hat die gleiche Funktion wie der Schlitz 36. Deshalb kann, falls gewünscht, der Schlitz 36 in dem Abschnitt 30 des Kraftaufnahmeabschnitts 28 weggelassen werden (z. B. kann ein kreisförmiges Loch in dem Abschnitt 30 vorgesehen werden, das keine Ränder hat, die an dem Zapfen 14 angreifen).
Als andere bevorzugte alternative Ausführungsform ist das Befestigungsplattenelement 22 weggelassen und die Spindel 18 mit einem oder mehreren Vorsprüngen versehen, die in eine lineare Nut eingreifen, die in dem Motorrahmen 12 ausgebildet ist. Dieser Eingriff sorgt in Kombination mit einem linearen Schlitz 36, der in der Kraftaufnahmeeinrichtung 28 vorgesehen ist, und/oder einem linearen Schlitz, der in der Spindel 18 selbst ausgebildet ist, (z. B. eine Bohrung durch die Spindel), der den Zapfen 14 aufnimmt, für die Linearführungsfunktion.
Aus den umstehenden beispielhaften Ausführungsformen ist erkennbar, dass die Linearführungseinrichtung, die von der vorliegenden Erfindung vorgesehen wird, irgendeine Kombination von Schlitzen und Stiften, oder irgendeine Art einer Spur oder zusammenwirkender Flächen zwischen dem Spanner und dem Motor sein kann, die zur Führung der Spindel 18 in einer linearen Richtung verwendet werden kann, wenn die Spindel 18 in Richtung des Riemens gedrängt wird.
Eine Kraftaufbringungseinrichtung, vorzugsweise in Form einer Nockeneinrichtung 44, ist an der oberen Fläche eines Abschnitts 30 der Kraftaufnahmeeinrichtung 28 angebracht. Die Nockeneinrichtung 44 kann bewegt werden, um eine Nocken- oder Keilkraft auf das Kraftaufnahmeelement 28 aufzubringen, um das Kraftaufnahmeelement 28, die an dem Element 28 befestigte Spindel 18 und das Befestigungsplattenelement 22 in einer linearen Richtung in Richtung des Riemens 16 während des Einbaus des Riemenspanners 10 zu bewegen. Das Kraftaufnahmeelement 28, die Spindel 18 und das Befestigungsplattenelement 22 werden aufgrund des Eingriffs zwischen dem Zapfen 14 in dem Schlitz 36 und des Eingriffs zwischen dem Stift 26 in den Schlitz 24 in linearer Richtung geführt.
Vorzugsweise ist die Nockeneinrichtung 44 ein flaches, nockenförmiges Element, das einen vorstehenden äußeren Randabschnitt 45 und eine Öffnung 46 zur Aufnahme des befestigten Zapfens 14 durch sie aufweist. Die Nockeneinrichtung 44 weist außerdem eine Werkzeugaufnahmeöffnung 48 zur Aufnahme eines Einbauwerkzeugs auf, das zur Verschwenkung der Nockeneinrichtung 44 um den Zapfen 14 (in Uhrzeigerrichtung in den Fig. 1 bis 3 gesehen) während des Einbaus des Spanners 10 verwendet werden kann. Aufgrund dieser Bewegung der Nockeneinrichtung 44 wird der breitere Abschnitt der Nockeneinrichtung 44, der von dem vorstehenden Randabschnitt 45 gebildet wird, zwischen den Zapfen 14 und den Randabschnitt 45 gebildet wird, zwischen den Zapfen 14 und den Flansch 34 der Kraftaufnahmeeinrichtung 28 gedrängt. Die Nockeneinrichtung 44 drückt oder klemmt daher den Flansch 34 und somit die an der Kraftaufnahmeeinrichtung 28 befestigte Spindel 18 und das an der Spindel 18 befestigte Befestigungsplattenelement 22 weg von dem Zapfen 14 in Richtung des Riemens 16 in einer Linearbewegung, wie es vorstehend beschrieben wurde. Es sollte jedoch erkennbar sein, dass die Kraftaufbringungseinrichtung die Form einer anderen steifen Einrichtung annehmen kann, die als Keil zwischen dem stationären Zapfen 14 und dem Spindelabschnitt 18 verwendet werden könnte, um den Spindelabschnitt 18 und das Befestigungsplattenelement 22 in Spanneingriff mit dem Riemen 16 zu bringen.
Der Riemenspanner 10 wird zuerst locker an dem Motorrahmen 12 durch den Zapfen 14 montiert, und der Riemen 16 lose um den Spanner gezogen. Der Riemenspanner 10 wird dann in Richtung des Riemens 16 mittels der Nockeneinrichtung 44 bewegt, so dass der Spanner 10 eine geeignete statische Spannkraft auf den Riemen aufbringt, wie es nachstehend detaillierter beschrieben wird.
Ein zylindrisches Gleitlager 49, vorzugsweise aus PTFE oder dergleichen hergestellt, ist optional so angeordnet, dass es an der zylindrischen Außenfläche der Spindel 18 angreift. Ein exzentrischer Hebelarm 50 bildet eine Schwenkeinrichtung, die um die Spindel 18 und das umgebende Gleitlager 49 während des Betriebs des Spanners 10 schwenkt. Das Gleitlager 49 ist deshalb zwischen dem Hebelarm 50 und der Spindel 18 angeordnet und erleichtert die Schwenkbewegung des Hebelarms bezüglich der Spindel 18 während der Betätigung des Spanners 10.
Der exzentrische Hebelarm 50 weist einen exzentrischen rohrförmigen Abschnitt 51 und einen zylindrischen Rockabschnitt 52 auf. Der rohrförmige Abschnitt 51 weist eine zylindrische Außenfläche und eine zylindrische Längsbohrung auf, die an dem Gleitlager 49 angreift. Die Mittelachse der Längsbohrung ist radial bezüglich der Mittelachse der zylindrischen Außenfläche des exzentrischen Hebelarms 50 versetzt, so dass die zwei Achsen parallel zueinander, aber nicht kollinear sind. Deshalb ist der exzentrische Hebelarm oder die Schwenkeinrichtung 50 bezüglich der zylindrischen Spindel 18 und dem Gleitlager 49 exzentrisch angeordnet.
Der zylindrischen Rockabschnitt 52 des exzentrischen Hebelarms 50 ist mit radialem Außenabstand zur zylindrischen Außenfläche des exzentrischen Rohrabschnitts 51 diesen konzentrisch umgebend angeordnet. Wie es aus den Fig. 1 bis 4 erkennbar ist, ist ein radial vorstehender Zeiger 54 einteilig mit dem Rockabschnitt 52 des exzentrischen Hebelarms 50 ausgebildet und erstreckt sich radial von der zylindrischen Außenfläche des Rockabschnitts 52 nach außen. Der Zeiger 54 liegt in einer Linie mit einer Markierung 55 an dem Befestigungsplattenelement 22 während des Einbaus des Gurtspanners 10, um sicherzustellen, dass der Spanner an dem Riemen 16 mit einer vorherbestimmten Höhe einer statischen Riemenbelastungskraft während der anfänglichen Einstellung angreift. Das Ausrichten des Zeigers 54 mit der Markierung 55 stellt außerdem sicher, dass optionale Anschlagflächen 53, 57, die vorzugsweise an dem Rockabschnitt 52 vorgesehen sind, jeweils in gewünschten Abständen von einer optionale festen Anschlageinrichtung 56 angeordnet werden, die von dem Befestigungsplattenelement 22 nach außen vorsteht (bei der bevorzugten Ausführungsform, bei der das Befestigungsplattenelement 22 vorgesehen ist).
Die Anschlagflächen 53, 57 werden von Rändern an entgegengesetzten Seiten eines Spaltes oder einer Diskontinuität in der Umfangserstreckung des Rockabschnitts 52 gebildet. Die Anschlagfläche 53 des exzentrischen Hebelarms 50 greift an der Anschlageinrichtung 56 an, wenn der Spanner 10 von dem Riemen 16 (in Fig. 1 bis 3 gegen die Uhrzeigerrichtung) mit einer vorherbestimmten Kraft ausgelenkt wird, um zu verhindern, dass der Spanner 10 in einem solchen Ausmaß auslenkt, dass der Riemen schlaff würde und möglicherweise einen Zahnsprung zwischen dem Riemen 16 und einem anderen Ritzel verursachen würde, um das der Riemen gezogen ist (beispielsweise in einem Serpentinenriemen-Antriebssystem).
Die optionale Anschlagfläche 57 des exzentrischen Hebelarms 50 dient für ein Angreifen an der Anschlageinrichtung 56, wenn der Spanner 10 in einem vorherbestimmten Ausmaß durch die Feder 60 in Richtung des Riemens bewegt wird. Das Angreifen der Fläche 57 an der Anschlageinrichtung 56 verhindert eine Bewegung des Spanners 10 in Richtung des Riemens 16 in einem Ausmaß, das größer wäre als gewünscht und das möglicherweise eine Sperrung des Spanners gegen den Riemen 16 verursachen würde.
Obwohl die Anschlagflächen 53, 57 und die Anschlageinrichtung 56 bevorzugt sind, sind sie optional, da die vorliegende Erfindung auch vorsieht, dass keine definierten Anschläge vorgesehen werden müssen. Nachdem der Spanner eingebaut ist, kann er hauptsächlich nur in seiner Funktion als Riemenspanner angeordnet werden und muss nicht auf die definierte Bewegung zwischen Anschlägen beschränkt werden. Eine Torsionsfeder 60 ist zwischen dem Befestigungsplattenelement 22 und dem exzentrischen Hebelarm 50 verbunden. Die Feder 60 hat einen Hauptabschnitt 61, der frei um die Spindel 18 gewunden ist, und einen Federerstreckungsabschnitt 62, der sich von dem Ende des Hauptabschnitts 61 der Feder 60 ganz in der Nähe des Befestigungsplattenelements 22 nach außen erstreckt. Der Federerstreckungsabschnitt 62 greift an einem Federanschlag 64 an, der an der Spindel 18 oder dem Befestigungsplattenelement 22 befestigt oder mit diesem einstückig ausgebildet ist. Der Eingriff zwischen dem Federerstreckungsabschnitt 62 und dem Federanschlag 64 verhindert, dass die Feder 60 sich gegen die Uhrzeigerrichtung (in den Fig. 1 bis 3 gesehen) aufwickelt. Das andere Ende (nicht gezeigt) der Torsionsfeder 60 bildet eine Verbindung mit dem exzentrischen Hebelarm 50. Die Verbindung zwischen dem anderen Ende der Torsionsfeder 60 und dem exzentrischen Hebelarm 50 ist bekannt und dient zur Vorspannung des exzentrischen Hebelarms 50 in Uhrzeigerrichtung (in Fig. 1 bis 3 gesehen) um das Gleitlager 49 und die Spindel 18.
Eine riemeneingreifende Riemenscheibe 90 ist ringförmig um den exzentrischen Hebelarm 50 auf herkömmliche Weise angeordnet. Bei der bevorzugten Ausführungsform ist die Riemenscheibe 90 drehbar auf dem exzentrischen Hebelarm 50 mit einer Kugellageranordnung 91 angebracht. Die Kugellageranordnung 91 (am besten in Fig. 4 zu sehen) ist zwischen einer inneren konkaven zylindrischen Fläche der Riemenscheibe 90 und einer äußeren konvexen zylindrischen Fläche des exzentrischen Hebelarms 50 angebracht. Eine äußere Ringfläche 92 an der Riemenscheibe 90 greift an dem Riemen 16 an.

Einbau und Betätigung des Riemenspanners

Zunächst wird der befestigte Zapfen 14 mit einer Gewindeöffnung 70 in dem Motorblock 12 in Gewindeeingriff gebracht, um den Zapfen 14 fest an dem Motorblock zu befestigen. Der Riemenspanner 10 wird an dem Stift 26 und an dem Zapfen 14 angebracht. Die Mutter 15 wird auf dem Zapfen 14 angeordnet und locker angezogen, damit sich der Spanner 10 bezüglich des Motorblocks 12 bewegen kann. Der Riemen 16 ist um den Spanner 10 herumgelegt.
Ein geeignetes Einbau- und Einstellwerkzeug (nicht gezeigt) wird in die hexagonale Öffnung 48 an dem Nockenelement 44 eingesetzt, und das Nockenelement 44 wird mit dem Werkzeug gedreht, damit sich die Fläche 92 der Riemenscheibe 90 in Spanneingriff mit dem Riemen 16 bewegen kann. Insbesondere da die Mutter 15 anfänglich nicht angezogen wird, kann sich das Nockenelement 44 um den Zapfen 14 drehen, und der ganze Spanner 10 kann sich in einer Linearrichtung parallel zur Ebene 40 bewegen, wenn das Nockenelement 44 gedreht wird, um das Kraftaufnahmeelement 28 und andere Komponenten in Richtung des Riemens 16 (in den Fig. 1 bis 3 nach rechts) zu bewegen.
Während dieser anfänglichen Drehung des Nockenelements 44 mit dem Werkzeug bleibt die Schwenkposition des exzentrischen Hebelarms 50 im Wesentlichen stationär, da ein unzureichendes Riemenbelastungsmoment vorhanden ist, das von dem Riemen 16 auf den exzentrischen Hebelarm 50 übertragen wird, um das Federgegenmoment der Torsionsfeder 60 an dem Hebelarm 50 zu überwinden. Wenn eine ausreichende Spannung auf den Riemen 16 aufgebracht wird, ist das gegenwirkende Riemenbelastungsmoment, das durch den Riemen 16 durch den exzentrischen Hebelarm 50 auf die Torsionsfeder 60 aufgebracht wird, ausreichend, um das Federdrehmoment zu überwinden, das durch die Feder 60 aufgebracht wird. Hierdurch kann der exzentrische Hebelarm 50 während der Bewegung des Nockenelements 44 gegen die Vorspannkraft der Torsionsfeder 60 drehen.
Bevor der exzentrische Hebelarm 50 zu drehen beginnt, liegt die Anschlagfläche 57 des exzentrischen Hebelarms 50 elastisch vorgespannt an dem Anschlagelement 56 an. Wenn der exzentrische Hebelarm 50 zu drehen beginnt, bewegt sich die Anschlagfläche 57 weg von dem Anschlagelement 56, und der Zeiger 57 wird in Ausrichtung mit der Markierung 55 gebracht. Bei dieser Dreh- oder Winkelposition des exzentrischen Hebelarms 50 ist die Torsionsfeder 60 so eingestellt, dass die vorherbestimmte gewünschte statische Spannkraft gegen den Riemen 16 aufgebracht wird und die Anschlagflächen 53 und 57 sich in geeignetem Abstand von dem Anschlagelement 56 befinden. Die Mutter 15 wird dann angezogen, um den Riemenspanner 10 zu montieren und das Nockenelement 44 ortsfest zu befestigen. Die nach unten gerichtete Axialkraft, die auf die Spindel 18 durch die angezogenen Mutter 15 aufgebracht wird, fixiert die Spindel 18 und das Befestigungsplattenelement 22 in ihren geeigneten Einbaupositionen bezüglich des Stifts 26, des Zapfens 14 und des Riemens 16.
Wenn der Spanner 10 eingebaut ist, kann sich der exzentrische Hebelarm 50 frei um die Spindel 18 drehen, der Bereich der Schwenkbewegung des Hebelarms 50 wird jedoch durch die Anschlagflächen 53, 57 und die Anschlageinrichtung 56 begrenzt. Die Torsionsfeder 60 hält die geeignete Spannung an dem Riemen 16 aufrecht, wenn der Motor betrieben wird. Genauer gesagt, dreht die Torsionsfeder 60 den exzentrischen Hebelarm 50, wenn sich der Riemen 16 während des Betriebs des Motors lockert, so dass die Anschlagfläche 57 sich der Anschlageinrichtung 56 annähert und so dass die exzentrische Ausbildung des inneren exzentrischen Abschnitts 51 des exzentrischen Hebelarms 50 eine Bewegung der Riemenscheibe 90 in Riemeneingriffsrichtung (in den Fig. 1 bis 3 nach rechts) verursacht, um die Schlaffheit des Riemens 16 aufzunehmen. Wenn dahingegen der Riemen 16 während des Betriebs des Motors gespannt wird, bringt der Riemen 16 eine Lastkraft auf, die eine Drehung des exzentrischen Hebelarms 50 in einer entgegengesetzten Richtung verursacht, so dass sich die Anschlagfläche 53 an die Anschlageinrichtung 56 annähert und sich die Riemenscheibe 90 gegen die Kraft der Feder 60 in einer Richtung bewegt, die der Riemeneingriffsrichtung entgegengesetzt ist.
Aus Fig. 4 ist erkennbar, dass die Belastungskraft, die durch den Riemen 16 auf den Spanner 10 aufgebracht wird, in der Figur nach links gerichtet ist. Bei bekannten Konstruktionen neigt diese Riemenbelastungskraft dazu, den gesamten Spanner und den locker eingebauten Bolzen in eine Richtung von dem Riemen weg zu neigen, wenn der Spanner in Spanneingriff mit dem Riemen während des Einbaus bewegt wird. Genauer gesagt, werden beim Stand der Technik die oberen Abschnitte oder distalen Enden des Zapfens 14 und des Spanners 10 (d. h. die Enden, die von dem Motorblock am weitesten entfernt oder distal sind) geneigt oder von dem Riemen weggebogen (in Fig. 4 nach links). Gemäß einem weiteren Ziel der Erfindung wirkt die vorliegende Erfindung dieser Neigungswirkung entgegen, indem der Bereich des Kontaktes zwischen dem Spanner 10 und dem Zapfen 14 auf die Abschnitte isoliert wird, die oberhalb einer imaginären Riemenmittelebene angeordnet sind, die die Breite des Riemens 16 halbiert.
Genauer gesagt, sind die Kontaktpunkte zwischen dem Zapfen 14 und dem Spanner 10, die der Neigungs- oder Biegekraft an dem Zapfen entgegenwirken, auf den Eingriff zwischen der Nockeneinrichtung 44 und dem Zapfen 14 beschränkt. Anders gesagt, ist die Riemenmittelebene, die die Breite des Riemens 16 halbiert, näher zu der Montagefläche des Motorblocks 12 angeordnet als die isolierten Abschnitts des Eingriffs zwischen dem Spanner 10 und dem Zapfen 14/der Mutter 15, die der Neigungskraft des Riemens 16 entgegenwirken, wobei die Abschnitte auf den Eingriff der Nockeneinrichtung 44 mit dem Zapfen 14/der Mutter 15 begrenzt sind.
Gemäß der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind die Bereiche des Kontakts zwischen der Nockeneinrichtung 44 und dem Zapfen 14/der Mutter 15 ausreichend weit von der Riemenmittelebene im Abstand angeordnet, dass die Kontaktbereiche axial über das distale Ende 94 der Spindel 18 hinaus angeordnet sind. Der Fig. 4 ist entnehmbar, dass bei der bevorzugten Ausführungsform die Kontaktbereiche zwischen der Nockeneinrichtung 44 und dem Zapfen 14/der Mutter 15 einen ausreichenden Abstand von der Riemenmittellinie haben, so dass die Kontaktbereiche an einer axialen Position angeordnet sind, die über einer axialen Position hinaus liegt, in der sie die axiale Erstreckung der Spindel überlappen würde oder die axiale Erstreckung der Kugellageranordnung 91 überlappen würde. Da diese Eingriffsstellen zwischen dem Zapfen 14 und dem Rest des Spanners (z. B. bei der Nocke 44) nicht auf axiale Positionen begrenzt sind, die die Spindel 18 axial überlappen, wird die Gegenkraft gegen Neigung oder Biegen vergrößert. Da die Kontaktbereiche von dem Schwenk- oder Biegepunkt des Zapfens 14 weiter wegbewegt werden können, ist der gegenwirkende Momentarm, der auf den Zapfen durch den Spanner ausgeübt wird, größer als der, der bei bekannten Spannerkonstruktionen gefunden wurde, bei denen die Kontaktpunkte die Spindel axial überlappen, wie z. B. in der US-Patentanmeldung 08/077,886.
Die Antineigungsanordnung des Spanners 10 gemäß der vorliegenden Erfindung ist vollständiger aus der US-Patentanmeldung Nr. 08/077,886 erkennbar, die hiermit vollkommen als Referenz einbezogen wird. Die Ausführungsformen in jener Anmeldung sind Bolzen oder Zapfen, die nicht vollkommen angezogen werden, bis der Einbau vollständig ist, und werden daher einer größeren Neigung unterworfen, im Vergleich mit dem vollkommen angezogenen Zapfen, der bei der vorliegend beschriebenen Erfindung verwendet wird. Bei der vorliegenden Erfindung tritt eine Neigung jedoch aufgrund einer Biegung des Zapfens 14 während des Einbaus auf. Dieser Biegeneigung wird erfindungsgemäß entgegengewirkt.
Für den Fachmann ist verständlich, dass die bevorzugte Ausführungsform des hier beschriebenen und dargestellten Riemenspanners nur beispielhaft ist und nicht beschränken soll. Vielmehr soll der Riemenspanner 10 die breite Lehre der Erfindung vermitteln. Da die Nockeneinrichtung sich nicht innerhalb der Spindel befindet, muss sich die Spindel nicht orbital bewegen, wenn sie in Richtung des Riemens bewegt wird. Die Nockeneinrichtung berührt und treibt diese Einrichtungen in der gewünschten Bewegungsrichtung an, was eine genaue, gerade Linienbewegung des Riemens möglich macht.
Während die Erfindung anhand beispielhafter Ausführungsformen beschrieben wurde, sollte verständlich sein, dass solche speziell beschriebenen Ausführungsformen für die Erfindung illustrativ, jedoch nicht beschränkend sind. Änderungen können innerhalb des Bereichs der beigefügten Ansprüche durchgeführt werden, ohne von dem Schutzbereich der Erfindung abzuweichen, der in den beigefügten Ansprüchen definiert wird.

Claims

1. Riemenspanner (10) für einen Kraftfahrfahrzeugmotor (12) mit

- einem Spindelabschnitt (18),

- einer exzentrischen Schwenkeinrichtung (50), die für eine Schwenkbewegung an dem Spindelabschnitt (18) angebracht ist,

- einem drehbaren Riemenscheibenelement (90), das für eine Drehung an der exzentrischen Schwenkeinrichtung (50) angebracht ist,

- einer Feder (60), die die exzentrische Schwenkeinrichtung (50) in eine Richtung vorspannt, die so gerichtet ist, dass das drehbare Riemenscheibenelement (90) in Spanneingriff mit einem Riemen (16) gedrängt wird, der um das Riemenscheibenelement (90) gezogen ist,

- einer Kraftaufbringungseinrichtung (44), die so aufgebaut und angeordnet ist, dass sie den Spindelabschnitt (18) in Richtung des Riemens (16) gegen eine gegenwirkende Riemenbelastungskraft drängt, die durch den Riemen (16) auf die drehbare Riemenscheibe (90) aufgebracht wird,

- einer Linearführungseinrichtung (24, 26, 14, 36), die die Bewegung des Spindelabschnitts (18) auf eine lineare Bewegung in Richtung des Riemens (16) beschränkt, während eine Kraft durch die Kraftaufbringungsvorrichtung (44) während des Einbaus des Riemenspanners (10) aufgebracht wird,

- einem Befestigungsbolzen (14), der sich durch den Spindelabschnitt (18) für ein Anbringen des Riemenspanners (10) an dem Kraftfahrzeugmotor (12) erstreckt,

dadurch gekennzeichnet, dass die Linearführungseinrichtung

- einen Längsschlitz (24, 36), der in dem Riemenspanner oder dem Kraftfahrzeugmotor (12) angeordnet ist,

- eine Vorsprung (14, 26), der sich in den Schlitz (24, 36) erstreckt und an dem Kraftfahrzeugmotor (12) bzw. dem Riemenspanner (10) angeordnet ist, und

- Oberflächenabschnitte für einen Eingriff zwischen dem Befestigungsbolzen (14) und angrenzenden Flächen des Längsschlitzes (36) umfasst, wobei der Bolzen und der Längsschlitz (36) die Linearbewegung der Schwenkachse in Richtung des Riemens ermöglichen.

2. Riemenspanner (10) nach Anspruch 1, bei dem der Längsschlitz (24, 36) sich in dem Kraftfahrzeugmotor (12) befindet, und der Vorsprung (14, 26) durch den Riemenspanner (10) getragen wird.

3. Riemenspanner nach Anspruch 2, außerdem umfassend eine Grundplatte (22), wobei die Grundplatte (22) den Vorsprung (26) aufweist, der in dem Schlitz (24) in dem Kraftfahrzeugmotor (12) aufgenommen ist.

4. Riemenspanner nach Anspruch 1, bei dem der Längsschlitz (24) in dem Riemenspanner (10) vorgesehen ist, und bei dem der Vorsprung (26) durch den Kraftfahrzeugmotor (12) vorgesehen wird.

5. Riemenspanner nach Anspruch 4, außerdem umfassend eine Grundplatte (22), wobei der Längsschlitz (24) in der Grundplatte (22) für eine Aufnahme des Vorsprungs (26) von dem Kraftfahrzeugmotor (12) vorgesehen ist.

6. Riemenspanner nach Anspruch 1, außerdem umfassend eine Kraftaufnahmeeinrichtung (26), die mit dem Spindelabschnitt (18) verbunden ist, wobei die Kraftaufbringungseinrichtung eine Nockeneinrichtung (44) ist, die manuell bewegbar ist, um die Kraftaufnahmeeinrichtung (28) und daher den Spindelabschnitt (18) linear in Richtung des Riemens (16) zu drängen.

7. Riemenspanner nach Anspruch 6, bei dem die Kraftaufnahmeeinrichtung einen Schlitz (36) aufweist, wobei der Befestigungsbolzen (14) sich durch den Schlitz (36) in der Kraftaufnahmeeinrichtung erstreckt und der Befestigungsbolzen (14) und der Schlitz (36) zusammenwirken können, um einen Abschnitt der Linearführungseinrichtung (24, 26, 14, 36) zu bilden.

8. Verfahren zum Einbau eines Riemenspanners (10), der einen Spindelabschnitt (18) eine Schwenkeinrichtung (50), die an dem Spindelabschnitt (18) angebracht ist, ein drehbares Riemenscheibenelement (90), das für eine Drehung an der Schwenkeinrichtung (50) angebracht ist, und eine Fader (60) umfasst, die die Schwenkeinrichtung in einer Richtung vorspannt, die so gerichtet ist, dass das Riemenscheibenelement in Spanneingriff mit einem Riemen (16) gedrängt wird, wenn der Riemenspanner (10) an einem Kraftfahrzeugmotor (12) angebracht ist, wobei das Verfahren umfasst

- das Anbringen des Riemenspanners (10) an dem Kraftfahrzeugmotor (12) mit einem relativ lockeren Befestigungsbolzen (14, 15),

- das Bewegen des Spindelabschnitts (18) relativ zu dem Bolzen (14, 15), so dass die Riemenscheibe (90) in Krafteingriff mit dem Riemen (16) bewegt wird, um eine Schwenkbewegung der Schwenkeinrichtung (50) gegen die Vorspannung der Feder (60) zu verursachen, und

- nach der Anordnung des Spanners (10) in einer vorher bestimmten Spannbeziehung zu dem Riemen (16) das Anziehen des Befestigungsbolzens (14, 15) um den Spindelabschnitt (18) ortsfest zu fixieren, dadurch gekennzeichnet, dass

- die Bewegung des Spindelabschnitts (18) eine Linearbewegung ist.

9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei der Riemenspanner (10) eine Nockenstruktur 44 umfasst, bei dem außerdem die Nockenstruktur (44) zur Aufbringung einer Kraft bewegt wird, die den Spindelabschnitt (18) in Richtung des Riemens bewegt und den Riemenspanner (10) in Spanneingriff mit dem Riemen bewegt.

10. Verfahren nach Anspruch 9, bei dem die Nockeneinrichtung (44) die Kraft auf den Spanner (10) an einer Stelle aufbringt, an der die Riemenbelastungsschwenkkraft, die durch den Riemen auf den Spanner (10) auf gebracht wird, ausgeglichen wird, wenn der Spanner in Spanneingriff mit dem Riemen bewegt wird.