WO2012097887A1 - Spanneinrichtung - Google Patents

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WO2012097887A1 PCT/EP2011/068955 EP2011068955W WO2012097887A1 WO 2012097887 A1 WO2012097887 A1 WO 2012097887A1 EP 2011068955 W EP2011068955 W EP 2011068955W WO 2012097887 A1 WO2012097887 A1 WO 2012097887A1
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leaf spring
friction
clamping device
bearing
support surface
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Roman Kern
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Schaeffler Technologies AG & Co. KG
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    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H7/00—Gearings for conveying rotary motion by endless flexible members
    • F16H7/08—Means for varying tension of belts, ropes, or chains
    • F16H7/0829—Means for varying tension of belts, ropes, or chains with vibration damping means
    • F16H7/0831—Means for varying tension of belts, ropes, or chains with vibration damping means of the dry friction type
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H7/00—Gearings for conveying rotary motion by endless flexible members
    • F16H7/08—Means for varying tension of belts, ropes, or chains
    • F16H2007/0802—Actuators for final output members
    • F16H2007/0804—Leaf springs

Definitions

  • the invention relates to a clamping device according to the preamble of claim 1.
  • a power transmission mechanism configured to control the rotational motion of a crankshaft via an endless traction means, such as a torque converter.
  • an endless traction means such as a torque converter.
  • the tension of the endless traction means is kept constant by a tensioning device is provided which exerts a clamping force on the endless traction means.
  • This clamping force can be provided for example by a leaf spring.
  • a clamping device with a leaf spring is the publication DE 600 13 972 T2 removable, wherein the leaf spring is mounted here in a preferred embodiment with one end in a rotatable fixed bearing and is slidably mounted with a second end on a support surface slidably.
  • the endless traction means is tensioned by a spring force exerted by the leaf spring, the elastic deformation of the leaf spring leads to a displacement movement of the second leaf spring end on the bearing surface.
  • a problem which is also addressed in the publication DE 600 13 972 T2 is a possible resonance of the tensioning device or the leaf spring during operation and, correspondingly, under certain circumstances occurring vibration-induced fatigue phenomena of the components used.
  • the invention is therefore based on the object to provide a clamping device having improved damping properties without the bias must be significantly increased.
  • a clamping device for clamping a continuous traction means in an engine of a vehicle with a leaf spring is proposed according to the invention, wherein the leaf spring is rotatably mounted at a first end in a fixed bearing and with a second end slidably mounted on a support surface by a floating bearing and on their the Endloszugstoff facing side has a sliding surface which is spring-loaded for tensioning the endless draw means against the endless draw, which is characterized in that the bearing surface on which the second end of the leaf spring rests, is designed as a friction surface.
  • the leaf spring deforms during operation by the force exerted by Endloszugstoff on the leaf spring drive dynamic forces.
  • the drive dynamics causes an elastic deformation against the curvature of the leaf spring, ie against the spring direction, whereby the length of the leaf spring increases or the distance between the two ends is increased to each other. Since the first end of the leaf spring is firmly clamped, the rest resting on the support surface second end of the leaf spring.
  • the support surface according to the invention When carrying out the support surface according to the invention as a friction surface mechanical friction is generated during this movement and thereby achieves a damping effect.
  • Schwingungsener- The friction is transformed into heat, which can be dissipated without any problem.
  • the resting on the support surface second end of the leaf spring may be formed as a friction surface.
  • a friction surface may be any type of material and / or a surface finish that is suitable for increasing the friction occurring during a relative movement of the friction partners.
  • a friction surface can be produced by providing a higher surface roughness than usual on the surface and thus increasing the friction that occurs.
  • the provision of certain advantageous material pairings may alternatively or additionally increase the friction.
  • a steel / steel mating could be replaced by a steel / aluminum mating which has a higher coefficient of friction.
  • the friction pairing between the second end of the leaf spring and the support surface has a high coefficient of friction, whereby the dissipation of vibration energy into heat can be advantageously influenced.
  • the support surface and / or resting on the support surface second end of the leaf spring on a friction increasing coating Preferably, the support surface and / or resting on the support surface second end of the leaf spring on a friction increasing coating.
  • friction-enhancing layers friction surfaces can be formed or the damping effect of existing friction surfaces can be further increased.
  • the fixed bearing has a high friction.
  • the first end of the leaf spring rotates in the fixed bearing.
  • an increase in the friction in the bearing exert a damping effect on the overall system and thus make an additional contribution to the vibration damping.
  • the angle a which is defined by the parting plane, which is at the level of the parting line between the cylinder head and crankcase of the engine, and the support surface is between 5 and 70 degrees, preferably between 10 and 60 degrees, and more preferably between 20 and 50 degrees , These Orientation of the bearing surface with respect to the parting plane has a vibration-inhibiting effect on the clamping device and thus enhances the effect of damping.
  • Fig. 1 Schematic representation of a tensioning device according to the invention for tensioning a continuous drawing means
  • FIG. 1 shows a tensioning device which tensions an endless tensioning means 6 in a motor.
  • the clamping device comprises a leaf spring 1 which is rotatably mounted at a first end in a fixed bearing 2 and is mounted with a second end slidably mounted on a support surface 4 by a floating bearing 3.
  • the leaf spring 1 has on the Endloszugstoff 6 associated side on a sliding surface 7, which is spring-loaded for tensioning the endless draw 6 against the Endloszugstoff 6.
  • the parting plane 5 is shown, which lies at the height of the parting line between the cylinder head and the crankcase of the engine.
  • the angle a which is spanned by the parting plane 5 and the bearing surface 4, preferably between 5 and 70 degrees.
  • the support surface 4 is designed as a friction surface. This can be done, for example, by providing special surface treatments, wherein the friction should not be reduced, but should be increased contrary to the usual purpose of surface treatment. For just a particularly high friction between the second end of the leaf spring 1 and the support surface 4 dampens vibrations occurring, so that vibration-induced fatigue can be avoided. This effect can be achieved or enhanced by additional coatings on the friction surfaces or the choice of material combinations with a high coefficient of friction.
  • the coefficient of friction between the bearing surface 4 and the second end of the leaf spring 1 is at least 0, 19, preferably greater than 0.3 and more preferably greater than 0.5. It is also advantageous to align the support surface 4 with respect to the parting plane 5 at an angle between 10 and 60 degrees. Preferably, the angle ⁇ is between 20 to 50 degrees.
  • the thickness, shape and curvature of the leaf spring 1 can be adjusted to achieve a particularly high friction.
  • a particular advantage of the tensioning device according to the invention is that the damping properties of the system are improved without the preload having to be significantly increased. Thereby, the life of the endless traction means 6 can be increased and also the sliding surface 7 of the clamping device uses less strongly.

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Abstract

Spanneinrichtung zum Spannen eines Endloszugmittels (6) in einem Motor eines Fahrzeugs mit einer Blattfeder (1), wobei die Blattfeder (1) an einem ersten Ende drehbar in einem Festlager (2) und mit einem zweiten Ende verschieblich auf einer Auflagefläche (4) durch ein Loslager (3) gelagert ist und auf ihrer dem Endloszugmittel (1) zugewandten Seite eine Gleitfläche (7) aufweist, die zum Spannen des Endloszugmittels (6) gegen das Endloszugmittel (1) federbelastet ist, wobei die Auflagefläche (4), auf der das zweite Ende der Blattfeder (1) aufliegt, als Reibfläche ausgebildet ist.

Description

Bezeichnung der Erfindung
Spanneinrichtung
Die Erfindung betrifft eine Spanneinrichtung nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 .
In einem Kraftübertragungsmechanismus, der dafür konfiguriert ist, die Dreh- bewegung einer Kurbelwelle über ein Endloszugmittel, wie z.B. eine Kette, zu einer oder mehreren Nockenwellen oder anderen Aggregaten einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges zu übertragen, wird die Spannung des Endloszugmittels dadurch konstant gehalten, indem eine Spanneinrichtung vorgesehen ist, die eine Spannkraft auf das Endloszugmittel ausübt. Diese Spannkraft kann beispielsweise durch eine Blattfeder bereitgestellt werden. Eine derartige Spanneinrichtung mit einer Blattfeder ist der Veröffentlichung DE 600 13 972 T2 entnehmbar, wobei die Blattfeder hier in einer bevorzugten Ausführungsform mit einem Ende in einem drehbaren Festlager gelagert ist und mit einem zweiten Ende auf einer Auflagefläche verschieblich lose gelagert ist. Im Betrieb des Motors wird das Endloszugmittel durch eine von der Blattfeder ausgeübten Federkraft gespannt, die elastische Verformung der Blattfeder führt dabei zu einer Verschiebebewegung des zweiten Blattfederendes auf der Auflagefläche. Ein auch in der Veröffentlichung DE 600 13 972 T2 thematisiertes Problem ist eine mögliche Resonanz der Spanneinrichtung bzw. der Blatt- feder während des Betriebs und dementsprechend unter Umständen auftretende schwingungsbedingte Ermüdungserscheinungen der eingesetzten Bauteile.
Eine bekannte Möglichkeit zur Vermeidung von Schwingungen ist die Erhöhung der Vorspannung der Blattfeder bzw. eine Erhöhung der Kraft, die die Blattfeder auf das Endloszugmittel ausübt. Dadurch werden Schwingungen besser gedämpft, jedoch auch das Endloszugmittel stärker beansprucht. Um die Belastungen des Endloszugmittels zu minimieren, versucht man die von der Spanneinrichtung erzeugte Vorspannung möglichst gering zu halten, auf der anderen Seite sollte die Spanneinrichtung auch eine besonders gute Dämpfung aufweisen.
Es liegt dementsprechend ein Interessenkonflikt zwischen guter Dämpfung und geringer Vorspannung des Endloszugmittels vor.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Spanneinrichtung bereitzustellen, die verbesserte Dämpfungseigenschaften aufweist, ohne dass dazu die Vorspannung signifikant erhöht werden muss.
Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 . Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen, den Figuren und der zugehörigen Beschreibung zu entnehmen. Zur Lösung der Aufgabe wird erfindungsgemäß eine Spanneinrichtung zum Spannen eines Endloszugmittels in einem Motor eines Fahrzeugs mit einer Blattfeder vorgeschlagen, wobei die Blattfeder an einem ersten Ende drehbar in einem Festlager und mit einem zweiten Ende verschieblich auf einer Auflagefläche durch ein Loslager gelagert ist und auf ihrer dem Endloszugmittel zugewandten Seite eine Gleitfläche aufweist, die zum Spannen des Endloszugmittels gegen das Endloszugmittel federbelastet ist, welche dadurch gekennzeichnet ist, dass die Auflagefläche, auf der das zweite Ende der Blattfeder aufliegt, als Reibfläche ausgebildet ist. Die Blattfeder verformt sich im Betrieb durch die vom Endloszugmittel auf die Blattfeder ausgeübten triebdynamischen Kräfte. Die Triebdynamik verursacht eine elastische Verformung entgegen der Krümmung der Blattfeder, also entgegen der Federrichtung, wodurch sich die Länge der Blattfeder erhöht bzw. der Abstand der beiden Enden zueinander vergrößert wird. Da das erste Ende der Blattfeder fest eingespannt ist, verschiebt sich das auf der Auflagefläche aufliegende zweite Ende der Blattfeder. Beim erfindungsgemäßen Ausführen der Auflagefläche als Reibfläche wird bei dieser Bewegung mechanische Reibung erzeugt und dadurch eine Dämpfungswirkung erzielt. Schwingungsener- gie wird durch die Reibung in Wärme umgewandelt, die problemlos abgeführt werden kann. Vorzugsweise kann auch das auf der Auflagefläche aufliegende zweite Ende der Blattfeder als Reibfläche ausgebildet sein. Eine Reibfläche kann jede Art von Material und/oder eine Oberflächenbeschaffenheit sein, die geeignet ist, die auftretende Reibung bei einer Relativbewegung der Reibungspartner zu erhöhen.
Beispielsweise kann eine Reibfläche dadurch erzeugt werden, dass eine höhere Rauhtiefe als üblich auf der Oberfläche vorgesehen wird und somit die auf- tretende Reibung erhöht wird. Das Vorsehen bestimmter vorteilhafter Materialpaarungen kann alternativ oder zusätzlich die Reibung erhöhen. Beispielsweise könnte eine Stahl/Stahl Paarung durch eine Stahl/Aluminium Paarung ersetzt werden, welche einen höheren Reibungskoeffizienten aufweist. Vorzugsweise weist die Reibpaarung zwischen dem zweiten Ende der Blattfeder und der Auflagefläche einen hohen Reibungskoeffizienten auf, wodurch die Dissi- pation von Schwingungsenergie in Wärme vorteilhaft beeinflusst werden kann.
Vorzugsweise weist die Auflagefläche und/oder das auf der Auflagefläche aufliegende zweite Ende der Blattfeder eine die Reibung erhöhende Beschichtung auf. Durch das Vorsehen von reibungssteigernden Schichten können Reibflächen gebildet oder die dämpfende Wirkung vorhandener Reibflächen weiter gesteigert werden.
Vorzugsweise weist das Festlager eine hohe Reibung auf. Bei Be- und Entlas- tung der Blattfeder rotiert das erste Ende der Blattfeder im Festlager. Auch hier kann eine Erhöhung der Reibung im Lager eine dämpfende Wirkung auf das Gesamtsystem ausüben und so einen zusätzlichen Beitrag zur Schwingungsdämpfung leisten. Vorzugsweise liegt der Winkel a, der von der Trennebene, welche auf Höhe der Trennfuge zwischen Zylinderkopf und Kurbelgehäuse des Motors liegt, und der Auflagefläche aufgespannt wird, zwischen 5 und 70 Grad, bevorzugt zwischen 10 und 60 Grad und weiter bevorzugt zwischen 20 und 50 Grad. Diese Ausrichtung der Auflagefläche gegenüber der Trennebene wirkt sich schwin- gungshemmend auf die Spanneinrichtung aus und verstärkt so den Effekt der Dämpfung. Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert. In den Figuren sind im Einzelnen zu erkennen:
Fig. 1 : Schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Spanneinrichtung zum Spannen eines Endloszugmittels
In der Figur 1 ist eine Spanneinrichtung dargestellt, die ein Endloszugmittel 6 in einem Motor spannt. Dabei weist die Spanneinrichtung eine Blattfeder 1 auf, die an einem ersten Ende in einem Festlager 2 drehbar gelagert ist und mit einem zweiten Ende verschieblich auf einer Auflagefläche 4 durch ein Loslager 3 gelagert ist. Die Blattfeder 1 weist auf der dem Endloszugmittel 6 zugeordneten Seite eine Gleitfläche 7 auf, die zum Spannen des Endloszugmittels 6 gegen das Endloszugmittel 6 federbelastet ist. Des Weiteren ist die Trennebene 5 dargestellt, die auf Höhe der Trennfuge zwischen Zylinderkopf und Kurbelgehäuse des Motors liegt. Dabei liegt der Winkel a, der von der Trennebene 5 und der Auflagefläche 4 aufgespannt wird, vorzugsweise zwischen 5 und 70 Grad.
Erfindungsgemäß ist die Auflagefläche 4 als Reibfläche ausgeführt. Dies kann beispielsweise dadurch geschehen, dass besondere Oberflächenbehandlun- gen vorgesehen werden, wobei die Reibung nicht verringert, sondern entgegen des üblichen Zwecks von Oberflächenbehandlung erhöht werden soll. Denn gerade eine besonders hohe Reibung zwischen dem zweiten Ende der Blattfeder 1 und der Auflagefläche 4 dämpft auftretende Schwingungen ab, so dass schwingungsbedingte Ermüdungserscheinungen vermieden werden können. Dieser Effekt kann durch zusätzliche Beschichtungen auf den Reibflächen oder der Wahl von Materialpaarungen mit hohem Reibungskoeffizienten erreicht oder verstärkt werden. Vorzugsweise ist der Reibkoeffizient zwischen Auflagefläche 4 und dem zweiten Ende der Blattfeder 1 mindestens 0, 19, bevorzugt größer als 0,3 und weiter bevorzugt größer als 0,5. Vorteilhaft ist dabei auch die Auflagefläche 4 gegenüber der Trennebene 5 in einem Winkel zwischen 10 und 60 Grad auszurichten. Vorzugsweise liegt der Winkel α zwischen 20 bis 50 Grad.
Vorzugsweise kann auch die Dicke, Form und Krümmung der Blattfeder 1 an- gepasst werden, um eine besonders hohe Reibung zu erzielen.
Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Spanneinrichtung ist darin zu sehen, dass die Dämpfungseigenschaften des Systems verbessert werden, ohne dass dabei die Vorspannung signifikant erhöht werden muss. Dadurch kann die Lebensdauer des Endloszugmittels 6 gesteigert werden und auch die Gleitfläche 7 der Spanneinrichtung nutzt sich weniger stark ab.
Bezugszeichenliste Blattfeder
Festlager
Loslager
Auflagefläche
Trennebene
Endloszugmittel
Gleitfläche

Claims

Patentansprüche
Spanneinrichtung zum Spannen eines Endloszugmittels (6) in einem Motor eines Fahrzeugs mit einer Blattfeder (1 ), wobei die Blattfeder (1 ) an einem ersten Ende drehbar in einem Festlager (2) und mit einem zweiten Ende verschieblich auf einer Auflagefläche (4) durch ein Loslager (3) gelagert ist und auf ihrer dem Endloszugmittel (1 ) zugewandten Seite eine Gleitfläche (7) aufweist, die zum Spannen des Endloszugmittels (6) gegen das Endloszugmittel (1 ) federbelastet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Auflagefläche (4), auf der das zweite Ende der Blattfeder (1 ) aufliegt, als Reibfläche ausgebildet ist.
Spanneinrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das auf der Auflagefläche (4) aufliegende zweite Ende der Blattfeder (1 ) als Reibfläche ausgebildet ist.
3. Spanneinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Reibpaarung zwischen dem zweiten Ende der Blattfeder (1 ) und der Auflagefläche (4) einen hohen Reibungskoeffizienten aufweist.
4. Spanneinrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auflagefläche (4) und/oder das auf der Auflagefläche (4) aufliegende zweite Ende der Blattfeder (1 ) eine die Reibung erhöhende Beschichtung aufweisen.
5. Spanneinrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Festlager (2) eine hohe Reibung aufweist.
6. Spanneinrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel a, der von der Trennebene (5), welche auf Höhe der Trennfuge zwischen Zylinderkopf und Kurbeige- häuse des Motors liegt, und der Auflagefläche (4) aufgespannt wird, zwischen 5 und 70 Grad liegt.
Spanneinrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel a, der von der Trennebene (5), welche auf Höhe der Trennfuge zwischen Zylinderkopf und Kurbelgehäuse des Motors liegt, und der Auflagefläche (4) aufgespannt wird, zwischen 10 und 60 Grad liegt.
Spanneinrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel a, der von der Trennebene (5), welche auf Höhe der Trennfuge zwischen Zylinderkopf und Kurbelgehäuse des Motors liegt, und der Auflagefläche (4) aufgespannt wird, zwischen 20 und 50 Grad liegt.
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