DE3704521C2 - Spannvorrichtung für Treibriemen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Spannvorrichtung nach dem Oberbegriff des Hauptanspruches.

Eine Spannvorrichtung dieser Art ist bereits durch die US-PS 4 557 707 bekannt. Der mit einer Spannrolle versehene Schwenkarm ist dabei um ein am Motorblock befestigtes Flanschteil drehbeweglich gelagert und mittels einer Torsionsfeder gegen den Treibriemen angestellt. Durch eine ringförmige Seitenfläche des Schwenkarms und der des Flanschteiles ist axial ein Ringraum begrenzt, in den ein Reibelement eingesetzt ist, dessen Seitenfläche als Reibfläche ausgebildet ist und mit der ringförmigen Seitenfläche des Schwenkarmes in Reibkontakt steht. Die über den gesamten Umfang verlaufende Reibfläche gewährleistet eine gleichmäßige Auflage und einen minimalen gleichmäßigen Verschleiß. Durch das Reibelement werden die Schwenkbewegungen des Schwenkarmes, die durch Vibrationen des Treibriemens oder durch Impulsstöße gegen die Spannvorrichtung hervorgerufen werden, durch Engerievernichtung gedämpft. Eine gleiche Wirkung kann durch zylindrische Reibflächen eines ähnlichen Reibelementes erzielt werden, wenn entsprechende Bohrungs- oder Mantelflächen am Schwenkarm bzw. am feststehenden Teil vorgesehen werden. Zwischen den genannten Vibrationen und den Impulsstößen in Schwenkrichtung besteht jedoch ein Unterschied. Während die Vibrationen meist mit hoher Frequenz und in einem relativ kleinen Winkelbereich oszillieren, treten die Impulsstöße sporadisch auf und bewirken eine Schwenkbewegung um einen größeren Winkelschritt. Bei der bekannten Spannvorrichtung werden beide Einflüsse gleich gedämpft, wodurch in kritischen Situationen ein völliges Abheben des Treibriemens von der Spannrolle auftreten kann. Die Spannvorrichtung kehrt in diesem Fall nach starker Auslenkung durch einen Impulsstoß gegen die Spannrichtung infolge starker Dämpfung zu langsam in die Spannrichtung zurück. Es sind zwar Einrichtungen vorgesehen, die eine von der Schwenkposition abhängige Dämpfkraft bewirken, diese haben jedoch keinen Einfluß auf die genannte nachteiligen Auswirkungen.

Aus der älteren Anmeldung DE 36 37 103 geht unter anderem die schwenkrichtungsabhängige Dämpfung einer Schlingfeder hervor, die in Richtung Aufwickeln eine höhere Reibung bewirkt als in Richtung Abwickeln. Diese Ausführung wird gewöhnlich als Freilauf eingesetzt, wobei die besondere blockierende Wirkung einer sich aufwickelnden Feder ausgenutzt wird. Aus diesen Gründen ist eine definierte, über die gesamte Betriebsdauer gleichbleibende und von der Bewegungsdynamik unabhängige Dämpfung nur schwer zu erreichen. In Richtung Aufwickeln löst sich die Schlingfeder von der Reibfläche und es sind nur extrem geringe Dämpfungskräfte zu erzielen.

Aufgabe der Erfindung ist es, bei einer Spannvorrichtung der eingangs genannten Art, ein Reibelement vorzusehen, dessen Dämpfungseigenschaften insbesondere bei Impulsstößen ein Abheben der Spannrolle vom Treibriemen zuverlässig verhindern.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß das Reibelement mit federnd und schwenkrichtungsabhängig wirkenden Einrichtungen zur Veränderung der Bauhöhe zwischen den Begrenzungsflächen des Ringraumes versehen ist.

Dadurch wird eine von der Schwenkrichtung abhängige und in beiden Richtungen definierbare Dämpfung erzielt. Vibrationen des Treibriemens, die beispielsweise durch die Zündfolge des Verbrennungsmotors oder die Rückwirkung der Ventilfedern über die Nockenwelle verursacht werden, wirken sich als relativ hochfrequente Schwingungen mit geringer Amplitude auf die Spannrolle aus, die diese über den Schwenkarm und das Schwenklager in entsprechende oszillierende Schwenkbewegungen der gesamten Spannvorrichtung umwandelt. Durch das erfindungsgemäße Reibelement werden diese Schwingungen, die meist in einem stark eingeengten Resonanzbereich des gesamten Schwingungssystems auftreten, zu denen auch die Torsionsfeder der Spannvorrichtung beiträgt, mit geringer Dämpfkraft energievernichtend gedämpft, in ihrer Amplitude stark geschwächt oder unterbleiben völlig.

Für diese hochfrequenten Schwingungen ist im allgemeinen im Sinne einer asymptotischen Dämpfung eine länger einwirkende Dämpfkraft über mehrere Schwingamplituden erforderlich, so daß mindestens eine Halbschwingung gegen die Spannrichtung und eine weitere Halbschwingung in der Spannrichtung vergehen, ehe die Schwingung zum Stillstand kommt, jedoch, wie bereits erwähnt, mit einer relativ geringen Dämpfkraft ausreichend gut gedämpft werden kann.

Weiterhin treten sporadisch und in nahezu allen Fällen lediglich in eine Schwenkrichtung gegen die oder in Richtung der Spannkraft Impulsstöße auf, die durch plötzlich auftretende Drehmomente infolge Energieverbrauchs des Generators, bei zugeschalteten, starken Verbrauchern, durch ähnliche Effekte beim Kompressor, Vakuumpumpe oder zuschaltbarem Lüfter oder vom Abtrieb des Motors beim Gangwechsel, durch Schlaglöcher usw. entstehen. Der genannte Impulsstoß hat eine steil ansteigende Flanke und eine hohe Amplitude, die von einem extrem starken Krafteinfluß ausgehend vom Treibriemen ein Schwenken der Spannvorrichtung um einen großen Winkelschritt bewirken. Wenn der Impulsstoß sofort gegen die Spannrichtung erfolgt, bewirkt die erfindungsgemäße Anordnung und Funktion des Reibelementes eine unmittelbar dagegenwirkende erhöhte Dämpfkraft, die die Amplitude des Impulsstoßes erheblich reduziert. Nach überschreiten der Amplitudenspitze verursacht die Spannkraft ausgehend von der Torsionsfeder ein sofortiges Nachstellen der Spannrolle gegen den Treibriemen und damit in der Richtung mit geringerer Dämpfkraft durch das Reibelement.

Wenn der Impulsstoß im Sinne eines stark nachgebenden Treibriemens zunächst in Spannrichtung auftritt, kann die Spannrolle vorteilhafterweise durch die reduzierte Dämpfkraft in dessen Richtung schnell ein Nachspannen des Riemens bewirken. Die absteigende Flanke des Impulsstoßes wird daraufhin und in diesem Fall nunmehr gegen die Spannrichtung mit erhöhter Kraft gedämpft.

In der beschriebenen Weise wird mit der erfindungsgemäßen Spannvorrichtung einerseits ein ruhiger Lauf des Treibriemens, andererseits bei unvermeidbaren Impulsstößen eine unmittelbare Rückkehr zu normalen Laufeigenschaften erzielt. Ein Abheben der Spannrolle vom Treibriemen unterbleibt dabei zuverlässig.

Das Reibelement wird beispielsweise durch eine separate Feder oder durch die eigene Materialelastizität gegen eine der Begrenzungsflächen gedrückt, wobei die Abstützung an der anderen Begrenzungsfläche o. dgl. erfolgt. Dadurch wird eine vorbestimmte, von Toleranzfehlern der einzelnen Bauteile und von der Schwenkbewegung weitgehend unabhängige Reibkraft zwischen dem Reibelement und der betreffenden Begrenzungsfläche erzielt. Weiterhin sind Einrichtungen vorgesehen, die die Bauhöhe des Reibelementes oder der Kombination aus Reibelement und Feder vergrößern oder verkleinern. Während in eine Schwenkrichtung die genannte, durch die Federwirkung verursachte Dämpfung erzielt wird, vergrößert sich z. B. in der anderen Schwenkrichtung die Bauhöhe und bewirkt dadurch eine erhöhte Reibkraft und damit gesteigerte Dämpfung. Dies kann beispielsweise durch Spreizkörper erfolgen, die drehrichtungsabhängig wirken.

Weitere spezielle Ausführungsformen der Erfindung werden im folgenden an den in der Zeichnung dargestellten Beispielen beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1 den teilweisen Längsschnitt einer Spannvorrichtung mit scheibenförmigem, schwenkrichtungsabhängigen Reibelement,

Fig. 2 den teilweisen Längsschnitt einer Spannvorrichtung mit hülsenförmigem, schwenkrichtungsabhängigen Reibelement,

Fig. 3 den teilweisen Längsschnitt entlang der Linie A-A des in Fig. 1 dargestellten Reibelementes und

Fig. 4 die teilweise Seitenansicht des in Fig. 2 dargestellten Reibelementes.

Die in Fig. 1 dargestellte Spannvorrichtung besteht im wesentlichen aus einem Schwenkarm 1, einer an einem der Enden angebrachten Spannrolle 2 für einen nicht dargestellten Treibriemen und aus einem am anderen Ende angeordneten Schwenklager 3 mit koaxial dazu angeordneter Torsionsfeder 4 und einem die Schwenkbewegung dämpfenden Reibelement 5. Der Schwenkarm 1 ist an diesem Ende beiderseits mit je einer topfförmigen Ausnehmung versehen. In dem dazwischenliegenden Bodenabschnitt 6 ist das Wälz- oder Gleitlager 3 eingesetzt, das mittels einer Schraube 7 über eine Deckscheibe 8 und zwei Distanzhülsen 9, 10 an einer Tragplatte oder direkt am Motorblock befestigt ist. Im inneren Ringraum 12 zwischen Bodenabschnitt 6 und Tragplatte 11 ist die als Spiralfeder ausgeführte Torisonsfeder 4 aus Bandmaterial angeordnet, die mit ihren abgewinkelten, freien Enden 13 in entsprechenden Schlitzen der inneren Distanzhülse 9 und des Mantels 14 des Schwenkarmes 1 verankert ist. Dadurch erfährt der Schwenkarm 1 ein Drehmoment und bewirkt eine Spannkraft über die Spannrolle 2 gegen den Treibriemen. Im äußeren Ringraum 15 ist das scheibenförmige Reibelement 5 angeordnet, das mittels einer Scheibenfeder 16 und daraus ausgeklinkten federnden Zungen 17 gegen die Seitenfläche 18 des Bodenabschnittes 6 gedrückt wird. Die Scheibenfeder 16 ist, wie nicht im einzelnen dargestellt ist, verdrehgesichert mit der Deckscheibe 8 verbunden.

Die Funktionsweise der schwenkrichtungsabhängigen Dämpfung geht besser aus dem vergrößerten, teilweisen Längsschnitt in Fig. 3 hervor. Aus der Scheibenfeder 16 sind die genannten, am Umfang verteilten, radial verlaufenden Zungen 17 ausgeklinkt und unter einem Winkel α um ca. 80 Grad zur Schwenkrichtung abgebogen. Sie reichen in im wesentlichen V-förmige Ausnehmungen 19 des Reibelementes 5. Die Schenkel 20, 21 der V-förmigen Ausnehmungen 19, sind der Neigung der Zungen 17 in ihren Extremstellungen angepaßt und bilden für diese eine Begrenzung bei deren Neigung im elastischen Bereich. Diese Neigung der Zungen 17 entsteht bei Drehung des Schwenkarmes 1 durch die Reibung des Reibelementes 5 an der Seitenfläche 18 des Bodenabschnittes 6. Beim Schwenken in der durch einen Pfeil angegebenen Richtung wird die Neigung der Zungen 17 verringert und durch den in Fig. 3 unten dargestellten Schenkel 20 der V-förmigen Ausnehmung 19 begrenzt. Die Reibung in dieser Schwenkrichtung bewirkt eine durch die Vorspannung vorbestimmte, energievernichtende Dämpfung für die Schwenkbewegung. Bei umgekehrter Schwenkrichtung wird die Neigung der Zungen 17 gegenüber der Schwenkrichtung vergrößert. Es entsteht ein Spreizeffekt, durch den das Reibelement 5 verstärkt gegen die Seitenfläche 18 des Bodenabschnittes 6 gepreßt wird. Dadurch entsteht eine erhöhte Dämpfung der Schwenkbewegung, wobei der Extremwert durch die Anlage der Zungen 17 an den in Fig. 1 oben dargestellten Schenkel 21 der V-förmigen Ausnehmung 19 begrenzt wird. Damit eine sichere Begrenzung in beide genannte Richtungen erfolgen kann, sind die Ausnehmungen 19 entsprechend tief ausgeführt.

Die in Fig. 2 dargestellte Spannvorrichtung hat im wesentlichen die gleiche Wirkung wie zu Fig. 1 beschrieben. Es sind lediglich eine andere Torsionsfeder 4 und ein anderes Reibelement 5 vorgesehen. Die Torisonsfeder 4 ist als Schraubenfeder ausgeführt, die in einem äußeren Ringraum des Schwenkarmes 1 angeordnet ist und mit dem einen freien Ende 13 im Mantel 14 und mit dem anderen Ende 13 durch einen bogenförmigen Schlitz 22 im Boden 23 in einer Bohrung der Tragplatte 11 verankert ist. In eine innere topfförmige Ausnehmung des Schwenkarmes 1 ist das Wälz- oder Gleitlager 3 eingesetzt, dessen Innenring auf einer inneren Distanzhülse 24 sitzt und axial an der Stirnseite eines mit der Tragplatte 11 verbundenen Ringstutzens 25 mit Innengewinde anliegt. Mittels einer Schraube 7 ist die Distanzhülse 24 über ein Deckblech 26 an der Tragplatte 11 befestigt. In dem verbleibenden Ringraum 16 ist ein hülsenförmiges Reibelement 5 eingesetzt, das mit der Distanzhülse 24 verdrehgesichert verbunden ist und mit der Bohrungsfläche 27 des Ringraumes 15 im Reibkontakt steht. Dadurch wird die Dämpfung der Schwenkbewegung erzielt.

In Fig. 4 ist das genannte hülsenförmige Reibelement 5 im einzelnen teilweise dargestellt. Es besteht im wesentlichen aus einer äußeren 28 und einer inneren Hülse 29, die durch Speichenstege 30 miteinander verbunden sind. Das Reibelement 5 ist einstückig aus Kunststoff hergestellt. Die Speichenstege 30 sind unter einem Winkel β von ca. 80 Grad zur Schwenkrichtung geneigt. Dadurch richten sie sich in der durch einen Pfeil gekennzeichneten Schwenkrichtung im Sinne einer größeren Neigung auf und vergrößern scheinbar die Wandstärke. Auf diese Weise wird die Vorspannung der äußeren Hülse 28 gegen die Bohrungsfläche 27 des Schwenkarmes 1 verstärkt, wobei eine größere Reibkraft und damit eine gesteigerte Dämpfungskraft erzielt wird. Bei umgekehrter Schwenkrichtung bewirkt das Drehmoment eine geringere Neigung der Speichenstege 30, wodurch sich die Wandstärke des Reibelementes 5 scheinbar reduziert. Auf diese Weise wird eine geringere Reib- bzw. Dämpfkraft erzielt. Damit an verschiedenen Umfangsbereichen eine individuelle Anpassung der äußeren Hülse 28 gewährleistet ist, ist diese durch axial verlaufende Schlitze 31 in Teilabschnitte aufgeteilt. Die innere Hülse 29 ist mit einer axial verlaufenden Nut versehen, die mit einem entsprechenden Vorsprung 32 der Distanzhülse 24 einen Formschluß im Sinne einer Verdrehsicherung bildet.

Die dargestellten Reibelemente sind nur Beispiele. Selbstverständlich können auch andere Ausführungen, die eine Veränderung der Bauhöhe bzw. der Federkraft bewirken, verwendet werden.

Claims (5)

1. Spannvorrichtung für Treibriemen, bestehend aus einem Schwenkarm (1) mit an einem Ende angeordneter Spannrolle (2) und an dem anderen Ende angeordnetem Schwenklager (3) mit koaxial dazu, zwischen dem Schwenkarm (1) und einem feststehenden Maschinenteil (11) wirksamer Torsionsfeder (4) und einem in einem durch gegenüberliegende Flächen (18, 28) begrenzten Ringraum (15) eingesetzten Reibelement (5) mit im wesentlichen über den gesamten Umfang verlaufender Reibfläche und in einer Schwenkrichtung höherer Vorspannung als in der anderen, dadurch gekennzeichnet, daß das Reibelement (5) mit federnd und schwenkrichtungsabhängig wirkenden Einrichtungen zur Veränderung der Bauhöhe zwischen den Begrenzungsflächen des Ringraumes (15) versehen ist.

2. Spannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an der der Reibfläche abgewandten Rückseite des Reibelementes (5) anliegende, mit einem Winkel von 50 bis 85 Grad zur Bewegungsrichtung geneigte, aus einem Federelement (16) herausgebogene, in ihrer Neigung elastisch bewegliche, an der anderen Begrenzungsfläche des Ringraumes (15) sich abstützende Zungen (17) vorgesehen sind.

3. Spannvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Reibelement (5) scheibenförmig mit axial herausgebogenen Zungen (17) ausgeführt ist.

4. Spannvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Reibelement hülsenförmig mit radial herausgebogenen Zungen (17) ausgebildet ist.

5. Spannvorrichtung nach einem der vorangehen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Reibelement aus zwei koaxial übereinander angeordneten Hülsen (28, 29) und diese verbindenden, mit einem Winkel von 50 bis 85 Grad zur Bewegungsrichtung geneigten Speichenstegen (3) besteht.