DE10013978A1

DE10013978A1 - Spannvorrichtung für Zugmittel

Info

Publication number: DE10013978A1
Application number: DE2000113978
Authority: DE
Inventors: Michael Schmid
Original assignee: INA Waelzlager Schaeffler OHG
Current assignee: IHO Holding GmbH and Co KG
Priority date: 2000-03-21
Filing date: 2000-03-21
Publication date: 2001-10-25
Also published as: WO2001071216A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Spannvorrichtung für Zugmittel, die einen gegenüber dem Gehäuse (2) schwenkbaren Spannarm (7) umfasst, der mittels einer Torsionsfeder (11) an einem Zugmittel (10) angefedert ist. Ein Federende (13) der Torsionsfeder (11) ist über eine Federauflage (20a) an dem Gehäuse (2) mittelbar abgestützt.

Description

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Spannvorrichtung für Zugmittel, wie Riemen und Ketten, die beispielsweise in einem Zugmitteltrieb einer Brennkraftmaschine eingesetzt ist, zur Erzielung einer schlupffreien Vorspannung des Zugmittels. Die Spannvorrichtung umfasst ein ortsfest angeordnetes Gehäuse sowie einen Schwenkarm, der über eine Nabe auf einem Lagerzapfen des Gehäuses dreh bar angeordnet ist. Ein mit dem Spannarm angeordnetes Spannmittel, vor zugsweise eine Spannrolle, ist dabei an dem Zugmittel angefedert abgestützt. Dazu ist eine Torsionsfeder vorgesehen, deren Federenden am Gehäuse so wie an dem Spannarm befestigt sind.

Hintergrund der Erfindung

Aus der US-A 4,934,988 ist eine Spannvorrichtung mit einem topfartig gestal teten Gehäuse bekannt, in das zentrisch ein Lagerzapfen angeordnet ist. Der Lagerzapfen dient zur Aufnahme einer Nabe, die einstückig mit einem Spann arm versehen ist, mit einer endseitigen Spannrolle. Das Gehäuse in Verbin dung mit dem Spannarm bildet einen kreisringförmigen Innenraum, in dem eine Torsionsfeder eingesetzt ist. Die zur kraftschlüssigen Anlage der Spannrolle an dem Zugmittel dienende Torsionsfeder ist mit den Federenden unmittelbar am Gehäuse und dem Spannarm drehfixiert. Die weiterhin eine Axialkraft ausübende Torsionsfeder stützt sich mit den Federenden axial an dem aus Metall hergestellten Gehäuse bzw. an dem Spannarm ab. Bei an Brennkraftmaschi nen eingesetzten Spannvorrichtungen führen Lastwechsel bei laufender Brennkraftmaschine zu Ausschlägen des Zugmittels, die sich auf den Span narm übertragen. Die Stellbewegung des Spannarms verursacht eine Verlage rung der Federenden. Insbesondere bei hochfrequenten Stellbewegungen des Spannarms führt diese Federabstützung zu einer nachteiligen Geräuschent wicklung und einem erhöhten Verschleiß.

Zusammenfassung der Erfindung

Von den technischen Nachteilen des bekannten Standes der Technik ausge hend, ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine geräuschoptimierte und verschleißoptimierte Abstützung des Federendes innerhalb des vorgegebenen Bauraums der Spannvorrichtung zu realisieren.

Diese Problemstellung wird erfindungsgemäß durch eine als ein Mehrfunk tionsteil ausgebildete Federauflage realisiert. Die Gestaltung der aus Kunst stoff hergestellten Federauflage ermöglicht einerseits eine axiale Abstützung und andererseits eine radiale Führung bzw. Zentrierung der Torsionsfeder. Die Erfindung vermeidet folglich eine unmittelbare Abstützung der Torsionsfeder an dem Gehäuse bzw. an dem Spannarm, d. h. zwischen einem drehstarren und dem verschwenkbaren Bauteil, wodurch eine Entkopplung und damit eine Ge räuschentwicklung wirksam unterbunden ist. Die Federauflage aus Kunststoff bewirkt weiterhin eine gewünschte reibungsmindernde Abstützung und verhin dert damit einen Verschleiß des Federendes. Außerdem übernimmt die erfin dungsgemäße Federauflage die Funktion, einen Ringspalt zwischen dem dreh starren und einem verschwenkbaren Bauteil wirksam abzudichten. Durch diese weitere Funktion der Federauflage wird ein Feuchtigkeitseintritt bzw. Eintritt von Schmutzpartikeln in den Ringspalt, der Gleitlagerzone sowie ein Schmier mittelaustritt an dem Bereich des Gleitlagers wirksam unterbunden, was sich vorteilhaft auf die Funktion bzw. die Lebensdauer der Lagerung und damit der Gebrauchsdauer der gesamten Spannvorrichtung auswirkt.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der An sprüche 2 bis 12, die nachfolgend näher erläutert werden.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, eine für die Torsionsfe der an der Federauflange bestimmte Abstützfläche mit einem kontinuierlich axialen Anstieg zu versehen. Der Anstieg entspricht dabei der Windungsstei gung der als Schraubenfeder gestalteten Torsionsfeder. Diese wendelförmig gestaltete Abstützfläche bewirkte eine verbesserte, großflächige Abstützung der Torsionsfeder.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht die Anordnung der Feder auflage zwischen einer drehstarr an dem Lagerzapfen des Gehäuses befe stigten Stützscheibe und dem Federende vor. Dabei ist die Federauflage auf einer Nabe des Spannarms geführt und endseitig mit einem radial ausgerich teten, umlaufenden Bord versehen, an dem sich die Torsionsfeder axial ab stützt.

Die erfindungsgemäße Federauflage kann erfindungsgemäß weiterhin mit ei nem Bord zwischen der drehstarr mit dem Gehäuse verbundenen Stützscheibe und einer Stirnseite des Spannarms eingesetzt werden, wobei sich das ent sprechende Federende der Torsionsfeder an dem Bord der Federauflage ab stützt.

Die Erfindung schließt weiterhin eine Federauflage für eine Spannvorrichtung ein, bei der das Gehäuse mit einem drehstarr angeordneten Hohlzapfen verse hen ist, in dem ein Lagerzapfen des Spannarms drehbar geführt ist. Für eine derartige Spannvorrichtung ist eine Federauflage vorgesehen, deren radial ausgerichteter Bord am Spannarm anliegt und das Federende der Torsionsfe der auf der vom Spannarm abgewandten Bordseite der Federauflage abge stützt ist.

Zur Erzielung einer definierten Einbaulage ist die Federauflage erfindungsge mäß mit einem Hülsenabschnitt versehen, der auf der Nabe des Spannarms oder einer Mantelfläche des einstückig mit dem Gehäuse verbundenen Hohlzapfens geführt ist. Der Aufbau der Federauflage sieht vor, dass sich end seitig an dem Hülsenabschnitt ein umlaufender, radial ausgerichteter an der Stützscheibe bzw. an dem Spannarm anliegender Bord anschließt, an dem gegenseitig die Torsionsfeder über das Federende abgestützt ist.

Eine wirksame Zentrierung des Federendes wird erfindungsgemäß an der Fe derauflage mit einer radial zu dem Hülsenabschnitt versetzt angeordneten Schulter erzielt. Dazu ist die in Richtung der Torsionsfeder axial ausgerichtete Schulter vorzugsweise längenbegrenzt. An der umlaufend oder sektionsweise angeordneten Schulter ist die Torsionsfeder radial geführt und damit zentriert.

Die zur Zentrierung vorgesehene Schulter an der Federauflage kann dabei unterschiedlich an dem radial ausgerichteten Bord der Federauflage angeord net sein. Die Erfindung schließt sowohl eine die Feder außen umschließende Schulter ein als auch eine Schulter, auf der die Feder geführt ist.

Die aus Kunststoff hergestellte Federauflage kann erfindungsgemäß weiterhin zwischen der drehstarr mit dem Gehäuse verbundenen Stützscheibe und einer Nabe des Spannarms angeordnet werden. Diese Einbaulage hat den Vorteil einer weiteren verbesserten Abdichtung des Ringspalts zwischen dem Spannarm und dem Gehäuse. Für eine derartige Einbaulage kann bei Bedarf der Hülsenabschnitte entfallen, mit dem die Federauflage auf der Mantelfläche des Spannarms oder des Gehäuses geführt ist.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Feder auflage drehstarr an der Stützscheibe oder dem Spannarm befestigt. Bei spielsweise kann die Federauflage mit dem zugehörigen Bauteil verklebt oder vernietet werden.

Als geeigneter Werkstoff für die erfindungsgemäße Federauflage eignet sich insbesondere ein verschleißfester Kunststoff mit einer ausreichenden Druckfe stigkteit, beispielsweise ein Elastomer.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Nachfolgend näher beschriebene bevorzugte Ausführungsbeispiele verdeutli chen die Erfindung. Es zeigt:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Spannvorrichtung, versehen mit einer erfindungsgemäßen Federauflage;

Fig. 2 die in Fig. 1 abgebildete Spannvorrichtung mit einer al ternativ gestalteten Federauflage deren Bord zwischen ei ner Stirnseite des Spannarms und einer Stütztscheibe des Gehäuses eingesetzt ist;

Fig. 3 eine Spannvorrichtung in einem Längsschnitt, bei der die Federauflage zwischen dem Spannarm und der Torsions feder angeordnet ist.

Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen

In Fig. 1 ist eine Spannvorrichtung 1 in einem Längsschnitt dargestellt, die zum Spannen eines Zugmitteltriebs, insbesondere eines Riementriebs für eine Brennkraftmaschine, vorgesehen ist. Der Aufbau umfasst ein ortsfest angeord netes Gehäuse 2, auf dessen Lagerzapfen 3 eine Nabe 4 schwenkbar ange ordnet ist. Zwischen der Nabe 4 und dem Lagerzapfen 3 ist, in einem Ringspalt 5 ein Gleitlager 6 eingesetzt, zur Erzielung einer reibungsarmen Schwenkbe wegung der Nabe 4. An einem Ende der Nabe 4 schließt sich ein Spannarm 7 an, der rechtwinklig zu einer Längsachse 8 des Gehäuses 2 ausgerichtet und endseitig mit einer wälzgelagerten Spannrolle 9 versehen ist. Zur Erzielung einer angefederten Anlage der Spannrolle 9 an einem Zugmittel 10 ist eine Torsionsfeder 11 vorgesehen. Dazu ist die Torsionsfeder 11 zwischen einer drehstarr mit dem Gehäuse 2 verbundenen Stützscheibe 12 und dem Span narm 7 angeordnet, wobei Federenden 13, 14 an der Stützscheibe 12, bzw. an dem Spannarm 7 lagefixiert sind. Aufgrund einer vorgespannten Einbaulage der Torsionsfeder 11 wird eine stets abgestützte Anlage der Spannrolle 9 am Zugmittel 10 sichergestellt. Neben einer Torsionskraft bzw. einer Drehkraft komponente übt die Torsionsfeder 11 weiterhin eine in axialer Richtung wir kende Spreizkraft aus, wodurch der Spannarm 7 auf ein zwischen dem Gehäu se 2 und dem Spannarm 7 eingesetztes Reibelement 15 gepresst wird. Das kreisringförmig gestaltete Reibelement 15 ist dabei angepasst an eine entspre chende Kontaktfläche 16 des Spannarms 7.

Zwischen dem vom Spannarm 7 abgewandten Federende 13 und der drehstarr am Gehäuse 2 befestigten Stützscheibe 12 ist eine erfindungsgemäße Feder auflage 20a angeordnet, die als ein Mehrfunktionsteil ausgelegt ist. Die Tor sionsfeder 11 ist an der Federauflage 20a axial abgestützt und außerdem radi al geführt bzw. zentriert. Als Maßnahme die Abstützung der Torsionsfeder 11 zu verbessern, ist die Federauflage mit einer kontinuierlich axial ansteigenden Abstützfläche 37 versehen. Die wendelartig verlaufende Abstützfläche ist dabei einer Windungssteigung der Torsionsfeder 11 angepasst. Der Aufbau der Fe derauflage 20a umfasst einen auf der Mantelfläche der Nabe 4 geführten Hül senabschnitt 17, an den sich endseitig ein radial bis über die Außenkontur der Torsionsfeder 11 erstreckender Bord 18 anschließt. Weiterhin bildet die Fe derauflage 20a eine radial zum Hülsenabschnitt 17 versetzt angeordnete Schulter 19, auf der das Federende 13 der Torsionsfeder 11 zentriert ist. Die Schulter 19 kann sowohl umlaufend als auch sektionsweise angeordnet sein. Wie der Fig. 1 zu entnehmen ist, stützt sich die Federauflage 20a über den Bord 18 großflächig, unterstützt durch die Axialkraft der Torsionsfeder 11, in nenseitig an der Stützscheibe 12 ab. Diese Anlage verhindert wirksam den Eintritt von Verunreinigungen jeglicher Art in den Ringspalt 5 sowie einen Schmiermittelaustritt aus dem Ringspalt 5. Die Federauflage 20a besitzt folg lich weiterhin eine Abdichtfunktion.

In einem zweiten Ausführungsbeispiel (Fig. 2) einer erfindungsgemäßen Spannvorrichtung 1 sind die mit dem ersten Ausführungsbeispiel übereinstim menden Bauteile mit gleichen Bezugsziffern versehen, so dass bezüglich deren Beschreibung auf die Ausführung zum ersten Ausführungsbeispiel verwiesen werden kann.

In Fig. 2 ist die Spannvorrichtung 1 mit einer Federauflage 20b versehen, deren Bord 22 sich radial bis nahe an die Außenkontur des Lagerzapfens 3 erstreckt. Diese Ausbildung bildet eine vergrößerte Abstützfläche der Feder auflage 20b und verbessert außerdem die Abdichtfunktion der Federauflage 20b. Zur Erzielung einer definierten Anlage der Torsionsfeder 11 an der Fe derauflage 20b bietet es sich an, die Federauflage 20b unlösbar an der Stütz scheibe 12 zu befestigen. Dazu eignet sich beispielsweise eine Verklebung. Die vorzugsweise aus einem Kunststoff hergestellte Federauflage 20b kann alternativ zu einer Verklebung ebenfalls mit der Stützscheibe 12 verschweißt werden. Alternativ zu einer unlösbaren Verbindung eignet sich eine Vernietung und/oder eine formschlüssige Verbindung, beispielsweise in Form eines sekti onsweise über den Umfang verteilten Verzahnungsprofils zwischen dem Bord 22 und der Stützscheibe 12.

Die Fig. 3 zeigt die Spannvorrichtung 21, die mit der Federauflage 20c verse hen ist, deren Aufbau weitestgehend übereinstimmt mit der in Fig. 1 abgebil deten Federauflage 20a. Die Spannvorrichtung 21 verfügt über ein topfartig gestaltetes Gehäuse 23 mit einem zentrisch angeordneten Hohlzapfen 24, den die ein Lagerzapfen 25 des Spannarms 26 über ein Gleitlager 27 drehbar an geordnet ist. Die in dem Gehäuse 23 eingesetzte Torsionsfeder 28 ist mit den Federenden 29, 30 an dem Spannarm 26 bzw. dem Gehäuse 23 lagefixiert. Die von der Torsionsfeder 28 ausgeübte Spreizkraft sorgt für eine kraftschlüssige Abstützung einer drehstarr am Lagerzapfen 25 befestigten Stützscheibe 31 an dem Gehäuse 23. Zur Dämpfung von Stellbewegungen des Spannarms 26 dient das zwischen der Stützscheibe 31 und dem Gehäuse 23 eingesetzte Rei belement 32. Die erfindungsgemäße Federauflage 20c ist in der Spannvor richtung 21 zwischen dem Federende 29 und dem Spannarm 26 eingesetzt.

Dazu ist die Federauflage 20c vorteilhaft an dem Spannarm 26 drehfixiert, bei spielsweise durch eine Verklebung, wodurch bei einer Stellbewegung des Spannarms 26 der Hülsenabschnitt 33 der Federauflage 20c auf einer Mantel fläche der Hülse 24 des Gehäuses 23 gleitet. Die über den Bord 34 an dem Spannarm 26 anliegende Federauflage 20c ist weiterhin mit einer Schulter 35, zur Zentrierung des Federendes 29 versehen und bewirkt weiterhin eine wirk same Abdichtfunktion des von dem Gleitlager 27 vorbestimmten Ringspaltes 36 zwischen dem Lagerzapfen 25 und dem Innendurchmesser des Hohlzapfens 24.

Bezugszahlen

1

Spannvorrichtung

2

Gehäuse

3

Lagerzapfen

4

Nabe

5

Ringspalt

6

Gleitlager

7

Spannarm

8

Längsachse

9

Spannrolle

10

Zugmittel

11

Torsionsfeder

12

Stützscheibe

13

Federende

14

Federende

15

Reibelement

16

Kontaktfläche

17

Hülsenabschnitt

18

Bord

19

Schulter

20

a Federauflage

20

b Federauflage

20

c Federauflage

21

Spannvorrichtung

22

Bord

23

Gehäuse

24

Hohlzapfen

25

Lagerzapfen

26

Spannarm

27

Gleitlager

28

Torsionsfeder

29

Federende

30

Federende

31

Stützscheibe

32

Reibelement

33

Hülsenabschnitt

34

Bord

35

Schulter

36

Ringspalt

37

Abstützfläche

Claims

1. Spannvorrichtung (1, 21) für Zugmittel, wie Riemen und Ketten, mit ei nem ortsfest angeordneten Gehäuse (2, 23) sowie einem ein Spannmit tel, vorzugsweise eine Spannrolle, tragenden Spannarm (7, 26), der ge genüber dem Gehäuse (2, 23) drehbar gelagert und mittels einer zwi schen dem Gehäuse (2, 23) und dem Spannarm (7, 26) eingesetzten Torsionsfeder (11, 28) über die Spannrolle (9) an dem Zugmittel (10) angefedert ist, wobei Federenden (13, 14; 29, 30) der Torsionsfeder (10, 28) an dem Gehäuse (2, 23) bzw. an dem Spannarm (7, 26) befestigt sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Torsionsfeder (11, 28) mit zu mindest einem Federende (13, 29) an einer aus Kunststoff hergestellten, als ein Mehrfunktionsteil ausgelegten Federauflage (20a, 20b, 20c) axial abgestützt und radial geführt ist und die Federauflage (20a, 20b, 20c) weiterhin einen Ringspalt (5, 36) zwischen einem drehstarren und einem verschwenkbaren Bauteil der Spannvorrichtung abdichtet.

2. Spanneinrichtung nach Anspruch 1, wobei die Federauflage (20a, 20b, 20c) einen kontinuierlichen axial steigenden Verlauf einer Abstützfläche (37) in Richtung der Torsionsfeder (11, 28) aufweist.

3. Spannvorrichtung für Zugmittel nach Anspruch 1, wobei die auf der Na be (4) des Spannarms (7) geführte Federauflage (20a) zwischen einer drehstarr an einem Lagerzapfen (3) des Gehäuses (2) befestigten Stütz scheibe (12) und dem Federende (13) der Torsionsfeder (11) eingesetzt ist (Fig. 1).

4. Spannvorrichtung für Zugmittel nach Anspruch 1, wobei die Federaufla ge (20b) mit einem Bord (22) zwischen der drehstarr mit dem Gehäuse (2) verbundenen Stützscheibe (12) und einer Stirnseite des Spannarms (7) angeordnet ist und das Federende (13) der Torsionsfeder (11) an der Federauflage (20b) abgestützt ist (Fig. 2).

5. Spannvorrichtung für Zugmittel nach Anspruch 1, deren Federauflage (20c) auf einem einstückig mit dem Gehäuse (23) verbundenen Hohlzapfen (24) geführt ist und an dem radial ausgerichteten, an dem Spannarm anliegenden Bord (34) der Federauflage (20c) die Torsions feder (28) über das Federende (29) abgestützt ist (Fig. 3).

6. Spannvorrichtung für Zugmittel nach Anspruch 1, bei der die Federauf lage (20a, 20b) über einen Hülsenabschnitt (17) auf der Nabe (4) des Spannarms (7) geführt ist, wobei sich endseitig an den Hülsenabschnitt (17) ein umlaufender, radial ausgerichteter, an der Stützscheibe (12) anliegender Bord (18) anschließt, an dem die Torsionsfeder (11) mit dem Federende (13) abgestützt ist (Fig. 1, Fig. 2).

7. Spannvorrichtung für Zugmittel nach Anspruch 5 und 6, deren Feder auflage (20a, 20b, 20c) eine radial zu dem Hülsenabschnitt (17, 33) ra dial versetzt angeordnete, und dazu längenbegrenzte, in Richtung der Torsionsfeder (11, 28) ausgerichtete Schulter (19, 35) aufweist, an dem die Torsionsfeder (11, 28) zentriert ist (Fig. 1 bis Fig. 3).

8. Spannvorrichtung für Zugmittel nach Anspruch 7, bei der die Schulter (35) der Federauflage (20c) zumindest längenbegrenzt das Federende (29) der Torsionsfeder (28) koaxial umschließt (Fig. 3).

9. Spannvorrichtung für Zugmittel nach Anspruch 7, deren Torsionsfeder (11) mit dem Federende (13) die Schulter (19) der Federauflage (20a, 20b) umschließt (Fig. 1, Fig. 2).

10. Spannvorrichtung für Zugmittel nach Anspruch 1, deren Federauflage (20a, 20b) unlösbar an der Stützscheibe (12) befestigt ist.

11. Spannvorrichtung für Zugmittel nach Anspruch 1, deren Federauflage (20c) unlösbar mit dem Spannarm (26) verbunden ist.

12. Spannvorrichtung für Zugmittel nach Anspruch 1, wobei die Federaufla ge (20a, 20b, 20c) aus einem Elastomer hergestellt ist.