DE102007031294A1

DE102007031294A1 - Spannvorrichtung für Zugmitteltriebe

Info

Publication number: DE102007031294A1
Application number: DE102007031294A
Authority: DE
Inventors: Roland Arneth; Niels FLÄMIG; Bernd Hartmann
Original assignee: Schaeffler KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2007-07-05
Filing date: 2007-07-05
Publication date: 2009-01-08
Also published as: WO2009003828A1; US20100197432A1; CN101688592B; CN101688592A

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Spannvorrichtung (1) eines Zugmitteltriebs, umfassend ein Basisteil (2) sowie einen Schwenkarm (9), zwischen denen eine Torsionsfeder (17) eingesetzt ist, die einerseits ein Drehmoment auf den Schwenkarm (9) sowie eine Spreizkraft zwischen dem Basisteil (2) und dem Schwenkarm (9) ausübt. Zur axialen Sicherung des Schwenkarms (9) an dem Basisteil (2) ist ein Rastverbinder (10) vorgesehen, der eine an einem Lagerbolzen (3) des Basisteils (2) abgestützte Lochscheibe (11) aufweist, die sich radial bis in einen Bereich der Nabe (8) des Schwenkarms (9) erstreckt. Ein axial vorstehender Ansatz (12) des Rastverbinders (10) greift in eine als Stufenbohrung (4) gestaltete Aufnahme (5) des Lagerbolzens (3) ein, wobei ein Endbereich (14) radial aufgeweitet an einer Stufe (15) der Aufnahme (5) abgestützt ist.

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Spannvorrichtung für Zugmitteltriebe, die im Wesentlichen ein Basisteil sowie ein Schwenkarm umfasst, zwischen denen eine Torsionsfeder eingesetzt ist, die ein in Spannrichtung des Schwenkarms gerichtetes Moment auslöst, sowie eine Spreizkraft zwischen dem Schwenkarm und dem Basisteil bewirkt. Weiterhin schließt die Spannvorrichtung eine Dämpfungseinrichtung ein, die ein zwischen einem drehstarren und schwenkbaren Bauteil der Spannvorrichtung eingesetztes Reibelement einschließt. Das in der Spannvorrichtung integrierte Drehlager besteht aus einem drehstarr mit dem Basisteil verbundenen Bolzen, auf dem der Schwenkarm über eine Nabe drehbar gelagert ist, wobei diese Bauteile mittels einer Sicherung unverlierbar zusammengefügt sind. Eine am freien Ende des Schwenkarms drehbar positionierte Spannrolle ist im Einbauzustand der Spannvorrichtung an einem Zugmittel des Zugmitteltriebs abgestützt.
Hintergrund der Erfindung
Zugmitteltriebe, insbesondere Riementriebe an Brennkraftmaschinen werden beispielsweise zum Antrieb von Aggregaten, wie insbesondere Generator, Lüf ter oder Wasserpumpe eingesetzt. Für einen sicheren, annähernd schlupffreien Antrieb ist eine konstante Vorspannung des Zugmittels erforderlich. Als Maßnahme eine eingestellte Vorspannung des Zugmittels möglichst dauerhaft zu gewährleisten ist es bekannt, automatisch wirkende Spannvorrichtungen einzusetzen. Derartige mechanisch oder hydraulisch wirkende Vorrichtungen sind bekannt und in vielfältiger Weise realisiert.
Bei einer gängigen Bauweise mechanischer Spannvorrichtungen ist ein verschwenkbar gegenüber einem Basisteil gleitgelagerter Spannarm mit einer endseitigen Spannrolle versehen, die im Betriebszustand an dem Zugmittel angefedert abgestützt ist. Zur Erzielung einer kraftbeaufschlagten Abstützung des Spannarms ist eine Torsionsfeder eingesetzt, deren erstes Federende an dem Basisteil und deren zweites Federende an dem verschwenkbaren Spannarm lagepositioniert ist und dabei ein Drehmoment auf den Spannarm auslöst. Der Schwenkarm bzw. Spannarm überträgt eine bei der Montage eingestellte Vorspannung über die zugehörige Spannrolle auf das Zugmittel und hält die Vorspannung im Betriebszustand der Vorrichtung aufrecht. Im Gegensatz zu manuellen Spannvorrichtungen entfällt ein Nachstellen des Schwenkarms. Vielmehr übt die Torsionsfeder zur Erzeugung einer kontinuierlichen Vorspannung des Zugmittels ein sich über Schwenkbewegungen bzw. der Schwenkstellung des Spannarms selbsttätig regulierendes Torsionsmoment auf den Schwenkarm aus.
Zur Gestaltung des Drehlagers derartiger Spannvorrichtungen in Verbindung einer wirksamen Sicherung zwischen dem Schwenkarm und dem Basisteil ist aus der EP 0 976 412 B1 eine Spannvorrichtung bekannt, bei der ein separater Lagerzapfen in das Basisteil verschraubt ist. Auf den vorgelagerten, aus dem Basisteil herausstehenden Bereich des Zapfens ist ein Gleitlager positioniert, das im Einbauzustand in eine Nabenbohrung des Schwenkarms eingesetzt ist und eine Verdrehung des Schwenkarms ermöglicht. Ein endseitig vorgesehenes Gewinde des Bolzens dient zur Aufnahme einer Sicherungsmutter, die in Verbindung mit einer Anlaufscheibe und einem Reibring einen Axialanschlag für den Schwenkarm bildet, der aufgrund der Axialkraftkomponente der Torsions feder in Richtung der Sicherungsmutter verschoben ist. Dieser Aufbau bedingt neben einem relativ großen Bauteilumfang einen erhöhten Fertigungsaufwand, um über den gesamten Schwenkbereich der Spannrolle in Verbindung des Schwenkarms einen nachteiligen Versatz zu dem Basisteil zu vermeiden.
Aufgabe der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine kostengünstig darstellbare Lagerung des Schwenkarms der Spannvorrichtung zu realisieren, in Verbindung mit einer wirksamen Sicherung des Schwenkarms gegenüber dem Basisteil.
Zusammenfassung der Erfindung
Zur Lösung der zuvor genannten Problemstellung ist zur gegenseitigen Sicherung des Schwenkarms gegenüber dem Basisteil ein Rastverbinder vorgesehen. Dieses weitestgehend T-förmig gestaltete Bauteil umfasst eine einen scheibenartigen Bord bildende Lochscheibe, die im Einbauzustand an der Nabe des Schwenkarms abgestützt ist. Ein einstückig mit der Lochscheibe verbundener und rohrähnlich gestalteter, einseitig vorstehender Ansatz des Rastverbinders greift in eine Aufnahme des mit dem Basisteil einstückig verbundenen Lagebolzens ein. Zur Erzielung einer wirksamen gegenseitigen Sicherung der Bauteile Basisteil und Schwenkarm ist der Rastverbinder kraftschlüssig und/oder formschlüssig in der Aufnahme des Lagerbolzens lagefixiert. Der erfindungsgemäße Aufbau bewirkt eine wirksame und dauerfeste Sicherung des Schwenkhebels und des Gleitlagers auf dem Lagerbolzen des Basisteils. Vorteilhaft erfordert der erfindungsgemäße Rastverbinder ohne separate oder zusätzliche Mittel und bewirkt nach erfolgter Montage eine wirksame dauerhafte Sicherung.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche 2–10.
Eine bevorzugte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Spannvorrichtung sieht vor, den Rastverbinder endseitig so zu gestalten, dass der Rastverbinder im Einbauzustand mittels einer umlaufenden oder zumindest partiell radial nach außen gerichteten Bördelung versehen ist, die im Einbauzustand eine radiale Überdeckung zu einem Abschnitt der Aufnahme des Lagerbolzens aufweist. Zur Darstellung der Bördelung bietet es sich an, nach erfolgter Montage des Schwenkarms auf dem Lagerbolzens und Montage des Rastverbinders den Endbereich des Rastverbinders mittels eines konusartig gestalteten Dorns radial aufzuweiten.
Als weitere Möglichkeit zur Darstellung einer lagefixierten Befestigung des Rastverbinders bietet sich eine Taumelnietung oder eine Kegelverstemmung an. Diese Nietung, die einer Bördelung vergleichbar ist, bewirkt ebenfalls einen umlaufenden oder partiell nach außen gerichteten Ansatz des Rastverbinders, zur Erzielung einer radialen Überdeckung zu der Aufnahme des Lagerbolzens.
Zur Lagefixierung des Rastverbinders in Verbindung mit einer Taumelnietung oder einer Kegelverstemmung ist bevorzugt die Aufnahme des Lagerbolzens stirnseitig mit einer Konusfläche versehen. Dadurch stellt sich durch die Taumelnietung eine vergrößerte Kontaktfläche zwischen der Endzone des Rastverbinders und der Abstützfläche im Bereich der Aufnahme ein, was sich vorteilhaft auf die Qualität der Lagefixierung des Rastverbinders auswirkt.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des Lagerbolzens sieht vor, diesen mit einer als Stufenbohrung ausgeführten Aufnahme zu versehen. Der gestufte Bereich ist bevorzugt im Bereich einer Endzone des Rastverbinders angeordnet ist, sodass die Bördelzone bzw. der für die Taumelnietung vorgesehene Endbereich des Rastverbinders sich an dem gestuften Abschnitt der Aufnahme abstützt. Zur Darstellung der Stufenbohrung weist der Lagerbolzen eine Durchgangsbohrung auf. Alternativ dazu kann eine als Sacklochbohrung ausgeführte Stufenbohrung vorgesehen werden. Eine weiteres bevorzugtes Gestaltungsmerkmal der Erfindung sieht vor, den Rastverbinder zumindest endseitig mit umfangsverteilt eingebrachten Längsschlitzen zu versehen, zur Bildung von elastischen Laschen, die radial nach außen zeigende Nasen einschließen. Die Anordnung und Ausgestaltung der Laschen erfolgt so, dass im Einbauzustand die Laschen sich selbsttätig formschlüssig an einem Hinterschnitt, einer Nut oder einer Stufe der Bohrung des Lagerbolzens verschnappen. Vorteilhaft sind dazu die Laschen begrenzt nach außen gespreizt, sodass sich im Einbauzustand eine wirksame sichere Lagefixierung des Rastverbinders einstellt. Als Maßnahme zur verbesserten und vereinfachten Montage des Rastverbinders in die Bohrung des Lagerzapfens, sind die Nasen mit einer umlaufenden zum freien Ende gerichteten Einbauschräge versehen.
Der Aufbau der erfindungsgemäßen Vorrichtung sieht zur Abstützung einer Axialkraftkomponente der Torsionsfeder ein einen scheibenartigen Bord einschließendes Reibelement vor, welches zwischen einer Nabe des Schwenkarms und der Lochscheibe des Rastverbinders angeordnet ist. Das eine Axiallagerung bildende Reibelement ist zur Schaffung einer Baueinheit einstückig mit dem Gleitlager verbunden. Im Einbauzustand ist der Bord der Reibscheibe zwischen der Lochscheibe des Rastverbinders und der Nabe des Schwenkarms positioniert.
Eine bevorzugte Weiterbildung der Axiallagerung sieht eine Abdichtung eines Ringspaltes vor, der sich zwischen der Lochscheibe des Rastverbinders und der Nabe des Schwenkarms einstellt. Dazu eignet sich beispielsweise eine außenseitig an dem Bord des Reibelementes befestigte Dichtlippe, die im Einbauzustand kraftschlüssig an der Nabe des Schwenkarms und/oder dem scheibenartigen Bord des Rastverbinders abgestützt ist.
Zur Vermeidung nachteiliger Toleranzfelder im Einbauzustand sind die Bauteile, der Schwenkarm, das Basisteil sowie der Rastverbinder aus einem übereinstimmenden Werkstoff hergestellt.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt, die nachfolgend näher beschrieben werden. Es zeigen:
1 in einem Längsschnitt eine Spannvorrichtung, bei der zur Lagefixierung der Rastverbinder mittels einer Bördelung lagefixiert ist;
2 eine weitestgehend der 1 entsprechende Spannvorrichtung, bei der abweichend die Rastverbindung über Laschen fixiert ist, die an einem Ansatz einer Stufenbohrung verrasten.
Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
Die in 1 dargestellte Spannvorrichtung 1 ist über ein Basisteil lösbar an einem in 1 nicht dargestellten Gehäuse, insbesondere dem Kurbelgehäuse einer Brennkraftmaschine befestigt. Das annähernd topfartig gestaltete Basisteil 2 bildet zentrisch einen axial vorstehenden Lagerbolzen 3, der eine als Stufenbohrung 4 ausgebildete zentrische Aufnahme 5 einschließt. Ein freies Ende des Lagerbolzens 3, dient zur Aufnahme eines Gleitlagers 6, das zur Bildung eines Drehlagers 7 von einer Nabe 8 umschlossen ist, die einstückig mit einem Schwenkarm 9 verbunden ist. Ein freies Ende des exzentrisch angeordneten Schwenkarms 9 dient zur Aufnahme einer in 1 nicht abgebildeten Spannrolle. Zur Schaffung einer wirksamen Sicherung bzw. Befestigung des Schwenkarms 9 an dem Lagerbolzen 3 des Basisteils 2 ist ein Rastverbinder 10 vorgesehen, bestehend aus einer Lochscheibe 11 an die sich einseitig ein axial vorstehender Ansatz 12 anschließt. Die sich im Einbaustand an einer Stirnseite 13 des Lagerbolzens 3 abstützende Lochscheibe 11 erstreckt sich radial bis in einen Bereich der Nabe 8 des Schwenkarms 9. Der zylindrische Ansatz 12 des Rastverbinders 10 ist in der Stufenbohrung 4 der Aufnahme 5 geführt, wobei ein Endbereich 14 des Ansatzes 12 an einer Stufe 15 der im Lagerbolzen 3 eingebrachten Aufnahme 5 verrastet. Der Endbereich 14 ist dabei bevorzugt radial nach außen gebördelt oder mittels einer Taumelnietung verformt. Zur Erzielung einer vergrößerten Kontaktfläche bzw. Abstützfläche des Endbereichs 14 ist die Stufe 15 als Konusfläche 16 gestaltet. Zwischen dem Basisteil 2 und dem Schwenkarm 9 ist eine Torsionsfeder 17 eingesetzt, deren Federenden einerseits an dem Basisteil 2 und andererseits an dem Schwenkarm 9 Lagefixiert sind. Die Torsionsfeder 17 übt ein Drehmoment auf den Schwenkarm 19 aus, wodurch dieser über die Spannrolle kraftschlüssig an dem Zugmittel abgestützt ist. Weiterhin übt die Torsionsfeder 17 eine zwischen dem Basisteil 2 und dem Schwenkarm 9 wirkende Spreizkraft aus, wodurch die Nabe 8 des Schwenkarms 9 über ein Reibelement 18 an der Lochscheibe 11 des Rastverbinders 10 abgestützt ist. Das Reibelement 18 unterstützt durch die Axialkraft der Torsionsfeder 17 übernimmt außerdem die Funktion einer Dämpfungseinrichtung 19, mit der die Stellbewegungen des Schwenkarms 9 wirksam gedämpft werden.
Die 2 zeigt die Spannvorrichtung 1 mit einem alternativ gestalteten Rastverbinder 20. Alle übrigen Bauteile der Spannvorrichtung 1 entsprechen der in 1 abgebildeten Spannvorrichtung. Der Rastverbinder 20 schließt eine Lochscheibe 21 ein, die einseitig axial vorstehende Laschen 22 einschließt. Die um die zentrische Öffnung der Lochscheibe 21 symmetrisch umfangsverteilt angeordneten Laschen 22 erstrecken sich bis über die Längserstreckung der Stufe 15 in der Aufnahme 5 des Lagerbolzens 3. Zur Schaffung einer sicheren Befestigung und Lagefixierung weisen die Laschen 22 endseitig radial nach außen gerichtete, an der Stufe 15 verrastende Nasen 23 auf. Alle Laschen 22 des Rastverbinders 20 sind begrenzt radial nach außen vorgespannt, um damit in der Einbaulage eine sichere kraftschlüssige Verrastung der Nasen 23 an der Stufe 15 zu gewährleisten. Zur Montagehilfe des Rastverbinders 20 sind die Nasen 23 am Außenumfang mit einer stirnseitigen Einbauschräge 24 versehen, die das Einführen der Laschen 22 in die Aufnahme 5 vereinfachen. In der Aufnahme 5, im Bereich der Stufenbohrung 4 sind außerdem Längsschlitze 25 zur formschlüssigen Aufnahme der Laschen 22 des Rastverbinders 20 eingebracht. Dadurch wird eine wirksame Verdrehfixierung des Rastverbinders 20 gegenüber dem Lagerbolzen 3 und damit dem Basisteil 2 sichergestellt. Zur Abdichtung eines sich zwischen der Lochscheibe 21 des Rastverbinders 20 und der Nabe 8 des Schwenkarms 9 einstellenden Ringspaltes 26 ist eine Dichtung 27 vorgesehen. Gemäß 2 ist als Dichtung 27 eine mit dem Reibelement 18 verbundene Dichtlippe vorgesehen, die in der Einbaulage kraftschlüssig sowohl an der Außenkontur der Lochscheibe 21 als auch an der Nabe 8 abgestützt ist. Die Dichtung 27 ist damit Teil des als Mehrfunktionsteil ausgebildeten Gleitlagers 6, dem weiterhin das als Bord ausgebildete Reibelement 18 zugeordnet ist.

1: Spannvorrichtung
2: Basisteil
3: Lagerbolzen
4: Stufenbohrung
5: Aufnahme
6: Gleitlager
7: Drehlager
8: Nabe
9: Schwenkarm
10: Rastverbinder
11: Lochscheibe
12: Ansatz
13: Stirnseite
14: Endbereich
15: Stufe
16: Konusfläche
17: Torsionsfeder
18: Reibelement
19: Dämpfungseinrichtung
20: Rastverbinder
21: Lochscheibe
22: Lasche
23: Nase
24: Einbauschräge
25: Längsschlitz
26: Ringspalt
27: Dichtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- EP 0976412 B1 [0004]

Claims

Spannvorrichtung eines Zugmitteltriebs, umfassend: – ein Basisteil (2) sowie einen Schwenkarm (9); – eine zwischen dem Schwenkarm (9) und dem Basisteil (2) eingesetzte Torsionsfeder (17), die ein in Spannrichtung des Schwenkarms (9) gerichtetes Moment, sowie eine Spreizkraft zwischen dem Basisteil (2) und dem Schwenkarm (9) auslöst; – eine Dämpfungseinrichtung (19), bei der ein Reibelement (18) zwischen einem drehstarren und einem schwenkbaren Bauteil eingesetzt ist; – ein Drehlager (7), bestehend aus einem drehstarr mit dem Basisteil (2) verbundenen Lagerbolzen (3), auf dem über ein Gleitlager (6) der Schwenkarm (9) verdrehbar gelagert ist; – eine das Basisteil (2) und den Schwenkarm (9) zusammenfügende Sicherung; – eine endseitig des Schwenkarms (9) drehbar angeordnete, mit einem Zugmittel zusammenwirkende Spannrolle, dadurch gekennzeichnet, dass zur gegenseitigen Sicherung der Bauteile Basisteil (2) und Schwenkarm (9) ein Rastverbinder (10, 20) vorgesehen ist, der mit einer Lochscheibe (11, 21) stirnseitig an dem Schwenkarm (9) abgestützt ist und deren rohrähnlich gestalteter, axial vorstehender Ansatz (12) oder deren axial vorstehende Laschen (22) in eine Aufnahme (5) des Lagerbolzens (3) kraftschlüssig und/oder formschlüssig eingreifend lagefixiert ist.
Spannvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Rastverbinder (10) in einer Einbaulage mittels einer endseitig umlaufenden oder partiell angeordneten, nach außen gerichteten Bördelung eines Endbereichs (14) eine Stufe (15) der Aufnahme (5) begrenzt radial überdeckt.
Spannvorrichtung nach Anspruch 1, wobei in der Einbaulage der Ansatz (12) des Rastverbinders (10) endseitig mittels einer umlaufenden oder partiell vorgenommenen Taumelnietung oder Kegelverstemmung des Endbereichs (14) fixiert ist, die eine Stufe (15) der Aufnahme (5) begrenzt radial überdeckt.
Spannvorrichtung nach Anspruch 3, wobei der mittels einer Taumelnietung geformte Endbereich (14) des Rastverbinders (10) an einer als Konusfläche (16) ausgebildeten Aufnahme (5) abgestützt ist.
Spannvorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Bördelung oder die Taumelnietung mit einer Stufenbohrung oder als Sacklochbohrung ausgeführten Aufnahme (5) des Lagerbolzens (3) zusammenwirkt.
Spannvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der zumindest endseitig geschlitzte Ansatz (12) des Rastverbinders (20) elastische Laschen (22) einschließt, die radial nach außen zeigende, im Einbauzustand formschlüssig und/oder kraftschlüssig in einen Hinterschnitt oder eine Nut eingreifende oder mit einer Stufe zusammenwirkende Nasen (23) aufweisen.
Spannvorrichtung nach Anspruch 1, bei der zur Abstützung einer Axialkraft der Torsionsfeder (17) ein Reibelement (18) vorgesehen ist, welches zwischen einer Nabe (8) des Schwenkarms (9) und der Lochscheibe (11, 21) des Rastverbinders (10, 20) angeordnet ist, wobei das Reibelement (18) zur Bildung einer Baueinheit einstückig mit dem Gleitlager (6) in Verbindung steht.
Spannvorrichtung nach Anspruch 1, bei der zur Abdichtung eines sich einstellenden Ringspaltes (26) zwischen der Lochscheibe (11, 21) des Rastverbinders (10, 20) und der Nabe (8) des Schwenkarms (9) eine Dichtung (27) eingebracht ist.
Spannvorrichtung nach Anspruch 8, bei der zur Schaffung der Dichtung (27) das Reibelement (18) außenseitig eine Dichtlippe einschließt, die in der Einbaulage an der Lochscheibe (11, 21) und der Nabe (8) abgestützt ist.
Spannvorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Bauteile, das Basisteil (2), der Schwenkarm (9) sowie der Rastverbinder (10, 20) aus einem übereinstimmenden Werkstoff hergestellt sind.