DE4414213A1 - Riemenspanner mit gerichteter Reibungsdämpfung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Spannvorrichtung für einen Zugmitteltrieb gemäß den oberbegriffsbildenden Merkmalen von Anspruch 1.

Eine solche Spannvorrichtung ist aus der DE-A 37 04 521 bekannt. Der Aufbau weist einen Spannrollenträger auf, in dessen äußeren Ringraum eine Torsionsfeder eingesetzt ist. In einer topfförmigen Ausnehmung des Spannrollenträgers ist eine Lagerung vorgesehen und dieser benach­ bart ein Reibelement eingesetzt. Das Reibelement besteht aus einer inneren und einer äußeren Hülse, die konzentrisch zueinander angeord­ net sind. Die innere Hülse ist drehfest mit dem ortsfesten Gehäuse verbunden und die äußere Hülse liegt innen an der topfförmigen Aus­ nehmung des Schwenkarmes an, wobei diese in mehrere Teilabschnitte aufgeteilt ist. Die Hülsen sind durch geneigt angeordnete Speichen­ stege miteinander verbunden, die sich bei einer Verlagerung des Spann­ rollenträgers in einer Drehrichtung aufrichten, wodurch die Vorspan­ nung der äußeren Hülse an der Innenwandung vergrößert wird. Bei einer umgekehrten Drehrichtung bewirkt das Drehmoment eine geringere Neigung der Speichenstege, verbunden mit einer Verringerung der Reibkraft. Diese Ausbildung führt zu einer drehrichtungsabhängigen Dämpfung. Dieser Aufbau erfordert eine genau abgestimmte Auslegung des Reib­ elementes, damit es weder zu einem Bruch der Speichenstege und einem damit verbundenen Ausfall der Spannvorrichtung, noch zu einer mangeln­ den Dämpfung kommt. Außerdem ist es für Spannvorrichtungen vielfach nicht ausreichend, die Schwenkbewegung des Spannrollenträgers nur in einer Drehrichtung zu dämpfen.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Spannvorrichtung der eingangs genannten Bauart so auszubilden, daß die Dämpfungscharakteristik optimiert wird. Dabei soll außerdem eine kompakte, kostengünstige Bauweise der Spannvorrichtung ermöglicht werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß als Dämpfungs­ einrichtung ein Reibring eingesetzt ist, der mehrere voneinander getrennte Reibflächen aufweist die in unterschiedlichen Ebenen rich­ tungsverschieden angeordnet sind und der Reibring mit dem ortsfesten Gehäuse zusammenwirkt. Erfindungsgemäß ist mit einem Bauteil sowohl eine drehrichtungsunabhängige, permanente Dämpfung als auch eine gerichtete, in eine Drehrichtung wirkende Dämpfung der Stellbewegung des Spannrollenträgers erreichbar. Dieser Aufbau ermöglicht in vor­ teilhafter Weise eine bauraumoptimierte Spannvorrichtung, da mit einem Bauteil eine überlagerte, zweifach wirkende Dämpfung erzielbar ist. Mit der Erfindung ist das Schwingungsverhalten problematischer Zug­ mitteltriebe beherrschbar, bei denen sowohl periodisch auftretende Schwingungen als auch Impulsstöße, die durch plötzlich auftretende Drehmomente in Folge zugeschalteter Verbraucher, wie z. B. Generator oder Kompressor, den Zugmitteltrieb beaufschlagen. Diese Dämpfungs­ charakteristik wirkt sich positiv auf die Lebensdauer des Antriebs­ riemens oder der Antriebskette des Zugmitteltriebs aus und verringert die Geräuschanregung des Zugmitteltriebes. Der erfindungsgemäße Reib­ ring erlaubt außerdem aufgrund einer Überlagerung der mit dem Reibring erzielbaren Dämpfungskräfte die Verwendung einer schwächer dimensio­ nierten Torsionsfeder, wodurch sich ein weiterer Kostenvorteil ein­ stellt neben der kostengünstigen Herstellbarkeit des Reibrings.

In einer Ausgestaltung der Erfindung ist nach Anspruch 2 im ortsfesten Gehäuse eine kreisförmige Ausnehmung eingebracht, in die der Reibring eingepaßt ist. Der Reibring liegt dabei mit einer axialen Reibfläche unterstützt durch eine Federkraft an einer Zwischenwand an und mit der radialen Reibfläche an einer Ringschulter. Dieser Aufbau bewirkt eine gewünschte geschützte Anordnung der Reibflächen und unterstützt die Forderung nach einer kompakten Bauweise.

Nach Anspruch 3 ist der Reibring drehfest mit dem Schwenkrollenträger verbunden und weist stirnseitig, beispielsweise an einer Nabe, eine axiale Reibfläche auf. Konzentrisch zur Nabe ist der Reibring mit einer Hülse versehen, deren Mantelfläche als radiale Reibfläche ge­ staltet ist. Die schleifend an der Ringschulter anliegende radiale Reibfläche der Hülse ist mit der Nabe durch elastische, schräg an­ geordnete Stege verbunden. Aufgrund der geneigt angeordneten Stege richten diese sich bei einer Schwenkbewegung entgegen der Neigungs­ richtung der Stege auf. Auf diese Weise wird die Vorspannung der Hülse an der Ringschulter verstärkt, verbunden mit einer gesteigerten Dämp­ fungskraft. Gemäß Anspruch 4 ist der Reibring über Zapfen drehfest am Schwenkrollenträger befestigt. Dazu sind die Zapfen durch bogenförmig angeordnete Schlitze in der Zwischenwand geführt.

Zur alternativen Anbindung des Reibrings am Spannrollenträger ist nach Anspruch 5 der Spannrollenträger einstückig mit einem Rohrstück ver­ bunden, an dessen freien Ende der Reibring befestigt ist. Das Rohr­ stück ist dabei durch eine zentrische Öffnung in der Zwischenwand geführt. Aus dem aus der Zwischenwand ragenden Bereich des Rohrstücks ist der Reibring verdrehgesichert befestigt.

Die Gestaltung des Reibringes sieht nach Anspruch 6 einen axialen Ver­ satz beider Reibflächen vor. Damit wird sichergestellt, daß es nicht zu einer stirnseitigen Berührung der Hülse an der Zwischenwand kommt, wodurch eine eindeutige Funktionstrennung zwischen der axialen und radialen Reibung erreichbar ist.

In einer weiteren Ausgestaltung des Erfindungsgedankens nach Anspruch 7 schließt die radiale Reibfläche stirnseitig mit der axialen Reib­ fläche ab oder bildet zu dieser einen geringen vorstehenden axialen Versatz, so daß an der Stirnseite der äußeren Hülse eine axiale Rei­ bung wirkt. Durch diese Ausbildung kann die radiale Vorspannung des Reibringes - hervorgerufen durch die Stege - reduziert werden, was zu einer geringeren Belastung, insbesondere der Verformungsarbeit, der Stege führt.

Nach Anspruch 8 ist der Reibring aus einem elastischen Material herge­ stellt, wobei dieser sowohl einstückig als auch mehrteilig aufgebaut sein kann. Als elastisches Material bietet sich vorzugsweise ein Kunststoff an, wie beispielsweise ein Polymere PA 66 GF. Zur Verände­ rung bzw. Verbesserung des Reibungskoeffizienten der Reibflächen kann der Reibring als ein Verbundteil ausgebildet sein, bei dem der Bereich der axialen und radialen Reibfläche aus einem vom Trägerteil des Reibrings abweichenden Werkstoff hergestellt ist.

Zur Erreichung einer bestimmten Dämpfungskraft über die radiale Reib­ fläche sind die Stege gemäß Anspruch 9 zwischen der Hülse und der Nabe unter einem Winkel von ca. 20 bis 30° zur Vertikalachse der Spannvor­ richtung bzw. von ca. 60 bis 70° in Richtung einer die Spannkraft des Zugmitteltriebs erhöhenden Drehrichtung angeordnet. Dieser Neigungs­ winkel ist veränderlich, wenn z. B. der Anteil der Dämpfungskraft der radialen Reibfläche an der gesamten Dämpfungskraft der Dämpfungsein­ richtung verändert werden soll.

Die Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch 10 sieht vor, daß sowohl das ortsfeste Gehäuse als auch der Spannrollenträger hohlzylindrisch gestaltete Abschnitte aufweisen, die topfförmige Ausnehmungen bilden. Im eingebauten Zustand sind die hohlzylindrischen Abschnitte koaxial ineinander fügbar, wobei vorzugsweise der Abschnitt des Spannrollen­ trägers im ortsfesten Gehäuse geführt ist. In vorteilhafter Weise können dadurch dünnwandige Bauteile geschaffen werden, die das Gesamt­ gewicht der Spannvorrichtung verringern, ohne eine nachteilige Beein­ flussung der Festigkeit.

Gemäß Anspruch 11 ist in die Ausnehmung des Spannrollenträgers die Torsionsfeder eingesetzt, die sich am Boden des Spannrollenträgers und der Zwischenwand des ortsfesten Gehäuses abstützt und daran jeweils verankert ist. Diese Ausbildung bewirkt eine vorteilhafte Führung der Torsionsfeder die ein nachteiliges Federschwingen unterbindet und damit eine geräuschdämpfende Wirkung besitzt.

Zur Verbesserung der Steifigkeit der schwenkbar ineinander eingesetz­ ten Bauteile, dem Spannrollenträger und dem ortsfesten Gehäuse, ist nach Anspruch 12 die Lagerung zwischen der Mantelfläche des Spann­ rollenträgers und dem ortsfesten Gehäuse vorgesehen. Im Vergleich zu bisherigen Spannvorrichtungen ist die Lagerung auf einem großen Durch­ messer angeordnet, wodurch sich eine verbesserte Verwindungssteifig­ keit der gesamten Spannvorrichtung ergibt.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnungen mit den zugehörigen Figurenbeschreibungen verwiesen, die den Erfindungs­ gedanken weiter verdeutlichen.

Es zeigen:

Fig. 1 in einem Längsschnitt eine erfindungsgemäße Spannvor­ richtung;

Fig. 2 eine Schnittansicht gemäß der Linie A-A in Fig. 1;

Fig. 3 die Vorderansicht eines Reibrings mit einer mehrfachen Teilung der Hülse;

Fig. 4 eine Schnittansicht des Reibrings gemäß der Linie B-B in Fig. 3;

Fig. 5 eine weitestgehend mit der in Fig. 1 übereinstimmen­ den Spannvorrichtung, die eine abweichende Reibringbe­ festigung aufweist.

Die in Fig. 1 dargestellte Spannvorrichtung 1 umfaßt im wesentlichen zwei mit topfförmigen Ausnehmungen versehene Bauteile, ein ortsfestes Gehäuse 2 und einen Spannrollenträger 3, die teilweise koaxial inein­ ander gefügt sind. In die Ausnehmung 4 des ortsfesten Gehäuses ist ein zylindrischer Abschnitt 5 des Spannrollenträgers 3 eingesetzt und in einem Ringraum zwischen beiden Bauteilen ein Lager 6, insbesondere eine Gleitlagerbuchse, eingesetzt. Die topfförmige Ausnehmung 7 im Schwenkarm 3 dient zur Führung einer Torsionsfeder 8, die sich an einer Zwischenwand 9 des ortsfesten Gehäuses und an einem Boden 10 des Schwenkarmes 3 abstützt. Durch die Torsionsfeder 8 erfährt der Spann­ rollenträger 3 ein Drehmoment und bewirkt über die Spannrolle 11 eine Spannkraft gegen einen in Fig. 1 nicht abgebildeten Zugmitteltrieb. In axialer Verlängerung des Abschnitts 5 ist der Spannrollenträger 3 mit Zapfen 12 versehen, die durch die Zwischenwand 9 geführt sind und an denen ein Reibring 13 befestigt ist, der eine Dämpfungseinrichtung 14 für die Spannvorrichtung 1 bildet. Der scheibenartig gestaltete Reibring 13 ist in eine stirnseitig kreisförmige Ausnehmung 15 im ortsfesten Gehäuse 2 eingesetzt und verfügt über eine radiale Reib­ fläche 16 und eine axiale Reibfläche 17. Die radiale Reibfläche 16 liegt dabei an einem radialen Fortsatz des ortsfesten Gehäuses 2 an, der eine Ringschulter 18 bildet, wobei die Ringschulter 18 den Reib­ ring 13 axial und radial überdeckt. Über die axiale Reibfläche 17 liegt der Reibring 13, bedingt durch die Kraft der Torsionsfeder 8, kraftschlüssig an der Zwischenwand 9 an.

Aus der Fig. 2 ist die dreifache umfangsverteilte Anordnung der Zapfen 12 in der Zwischenwand 9 zu entnehmen, die ein Verbindungs­ element zwischen dem Spannrollenträger 3 und dem Reibring 13 darstel­ len. Die Zapfen 12 sind jeweils in bogenförmig in der Zwischenwand 9 eingebrachten Längsschlitzen 19 geführt, die ein Verlagern des Spann­ rollenträgers 3 zum ortsfesten Gehäuse 2 ermöglichen.

In den Fig. 3 und 4 ist der Reibring 13 als Einzelteil in einer Vorderansicht (Fig. 3) und in einer Schnittdarstellung (Fig. 4) abgebildet. Der Reibring 13 ist vorzugsweise aus einem elastischen Material hergestellt, insbesondere Kunststoff und umfaßt eine innere Hülse, bezeichnet als Nabe 20 und eine äußere Hülse 21, die durch Stege 22 miteinander verbunden sind. Die Stege sind jeweils unter einem Winkel (α) von ca. 60 bis 70° entgegen der Schwenkrichtung (siehe Pfeil) oder einem Winkel von ca. 20 bis 30° zur Vertikalachse geneigt angeordnet und erstrecken sich jeweils über die Breite (b) des Reibrings 13. Der Fig. 3 ist die kreisringförmige, axiale Reibfläche 17 zu entnehmen, über die der Reibring 13 an der Zwischenwand 9 an­ liegt und die übereinstimmt mit der Stirnfläche der Nabe 20 sowie drei symmetrisch über den Umfang der Nabe verteilt angeordneten Befesti­ gungsösen 23, in die jeweils ein Zapfen 12 eingreift. Wie die Fig. 4 verdeutlicht, besteht ein axialer Versatz (x) zwischen der Nabe 20 und der Hülse 21, wodurch sichergestellt ist, daß eine stirnseitige Berüh­ rung der Hülse 21 an der Zwischenwand 9 ausgeschlossen ist und die Hülse 21 damit ausschließlich radial innen an der Ringschulter 18 anliegt. Zur Erreichung einer verbesserten Anpassung und Anlage der Hülse 21 innen an der Ringschulter 18 weist die Hülse 21 mehrere Teilungen 24 auf.

Die Fig. 5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungs­ gemäßen Spannvorrichtung 1, bei der die mit dem ersten Ausführungsbei­ spiel (Fig. 1) übereinstimmenden Bauteile mit gleichen Bezugsziffern versehen sind, so daß bezüglich deren Beschreibung auf die Ausführun­ gen zu Fig. 1 verwiesen werden kann. Im Unterschied zu Fig. 1 ist der Reibring 13a gemäß Fig. 5 über ein Rohrstück 26 verdrehgesichert am Spannrollenträger 3a befestigt. Das Rohrstück 26 ist dabei ein­ stückig vom Boden 10 ausgehend mit dem Spannrollenträger 3a verbunden und ragt durch eine Öffnung 27 in der Zwischenwand 9 bis in den Reib­ ring 13a. Zur Erreichung einer Verdrehsicherung und axialen Halterung ist das Rohrstück 26 stirnseitig nach außen gebördelt und mit axialen Nuten versehen, zur Erreichung einer Verdrehsicherung.

Wirkungsweise der Dämpfungseinrichtung

Das Reibelement 13 besitzt eine zweifache Dämpfungswirkung. Eine axiale Reibkraft wird erreicht durch die Reibfläche 17, wozu die Normalkraft durch die Torsionsfeder 8 aufgebracht wird. Eine weitere Reibkraft in radialer Richtung bewirkt die Reibfläche 16, wobei zur Erreichung einer Vorspannung in radialer Richtung der Außendurchmesser (d) des Reibrings 13 im nicht eingebauten Zustand größer ist als der Innendurchmesser (D) der Ringschulter 18. Damit stellt sich bei der Montage des Reibrings 13 eine Relativverschiebung zwischen der Hülse 21 und der Nabe 20 ein, wobei sich entsprechend der Winkel (α) der Stege 22 verändert. Eine Verlagerung des Spannrollenträgers 3 und des damit verbundenen Reibrings 13 entgegen der Schwenkrichtung (siehe Pfeil in Fig. 3) verursacht ein Aufrichten der Stege 22 und vergrö­ ßert dadurch die Wandstärke des Reibrings 13 und damit die Reibkraft, wodurch eine gewünschte gesteigerte Dämpfungskraft erzielt wird. Bei umgekehrter Schwenkrichtung in Pfeilrichtung verlagern sich die Stege, entsprechend wodurch die Wandstärke des Reibringes 13 verringert wird und gleichfalls die Dämpfungskraft. Der Reibungsunterschied für beide Drehrichtungen wird durch die Schrägstellung der Stege 22 bestimmt.

Bezugszeichenliste

1 Spannvorrichtung
2 ortsfestes Gehäuse
3 Spannrollenträger
4 Ausnehmung
5 Abschnitt
6 Lager
7 Ausnehmung
8 Torsionsfeder
9 Zwischenwand
10 Boden
11 Spannrolle
12 Zapfen
13 Reibring
14 Dämpfungseinrichtung
15 Ausnehmung
16 Reibfläche (radial)
17 Reibfläche (axial)
18 Ringschulter
19 Längsschlitz
20 Nabe
21 Hülse
22 Stege
23 Befestigungsösen
24 Teilung
25 Mantelfläche
26 Rohrstück
27 Öffnung

Claims (12)

1. Spannvorrichtung für einen Zugmitteltrieb bestehend aus einem ortsfesten Gehäuse und einem verschwenkbaren Spannrollenträger, die gemeinsam ein Schwenklager bilden und mit einer Torsionsfeder, deren Enden am ortsfesten Gehäuse und am Spannrollenträger verankert sind und die eine Verlagerung einer exzentrisch am Spannrollenträger an­ geordneten Spannrolle an den Zugmitteltrieb auslöst, weiterhin beste­ hend aus einer Dämpfungseinrichtung zur richtungsabhängigen Dämpfung der Schwenkbewegung des Spannrollenträgers, dadurch gekennzeichnet, daß als Dämpfungseinrichtung (14) ein Reibring (13, 13a) vorgesehen ist, der zur drehrichtungsunabhängigen und gerichteten Dämpfung über mehrere in unterschiedlichen Ebenen verlaufenden Reibflächen (16, 17) mit dem ortsfesten Gehäuse (2) zusammenwirkt.

2. Spannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in das ortsfeste Gehäuse (2) stirnseitig eine kreisförmige Ausnehmung (4) eingebracht ist, in die der Reibring (13, 13a) eingepaßt ist, wobei der Reibring (13, 13a) über die axiale Reibfläche (17) an einer Zwischenwand (9) und die radiale Reibfläche (16) an einer Ringschulter (18) des Spannrollenträgers (3, 3a) anliegen.

3. Spannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Reibring (13, 13a) drehfest mit dem Spannrollenträger (3, 3a) ver­ bunden ist und stirnseitig eine axiale Reibfläche (17) aufweist, daß die Nabe (20) konzentrisch von einer Hülse (21) umgeben ist, deren Mantelfläche als radiale Reibfläche (16) gestaltet ist, und daß die Hülse (21) durch elastisch schräg angeordnete Stege (22) mit der Nabe (20) verbunden ist.

4. Spannvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Reibring (13) durch am Spannrollenträger (3) angebrachte Zapfen (12) befestigt ist, die durch im Boden (10) angeordnete Längsschlitze (19) geführt sind.

5. Spannvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Reibring (13a) über ein einstückig mit dem Spannrollenträger (3a) verbundenes Rohrstück (26) verbunden ist (Fig. 5).

6. Spannvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die radiale Reibfläche (16) des Reibrings (13, 13a) einen Versatz (x) zur axialen Reibfläche (17) aufweist (Fig. 4).

7. Spannvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die radiale Reibfläche (16) des Reibringes (13, 13a) mit der axialen Reib­ fläche (17) stirnseitig in einer Flucht oder zu dieser vorstehend angeordnet ist.

8. Spannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Reibring (13, 13a) aus einem elastischen Material hergestellt ist und einen einteiligen Aufbau besitzt oder alternativ sich aus mehreren Bauteilen zusammensetzt.

9. Spannvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stege (22) unter einem Winkel von ca. 60 bis 70° in Richtung einer die Spannkraft des Zugmittelstriebs erhöhenden Drehrichtung bzw. unter einem Winkel von 20 bis 30° zur Vertikalachse des Spannrollenträgers (3, 3a) angeordnet sind.

10. Spannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl der Spannrollenträger (3, 3a) als auch das ortsfeste Gehäuse (2) hohlzylindrisch gestaltete Abschnitte aufweisen, die topfförmige Ausnehmungen (4, 7) bilden und die im eingebauten Zustand koaxial ineinander gefügt sind.

11. Spannvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß in die Ausnehmung (7) die Torsionsfeder (8) eingesetzt ist, die sich an der Zwischenwand (9) und an einem Boden (10) abstützt.

12. Spannvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen einer Mantelfläche (25) des Abschnitts (5) und dem ortsfesten Gehäuse (2) ein Lager (6) eingesetzt ist.