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Die Erfindung betrifft einen Riemenspanner mit einem Gehäuse, einem längsverschiebbar im Gehäuse geführten Kolben, einer das Gehäuse und den Kolben umschließenden Schraubendruckfeder, deren Federenden das Gehäuse und den Kolben kraftbeaufschlagen, und Befestigungsaugen, die an den Endabschnitten des Riemenspanners einerseits am Gehäuse und andererseits am Kolben angeordnet sind.
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Hintergrund der Erfindung
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Gattungsgemäße Riemenspanner für Nebenaggregate-Riementriebe von Brennkraftmaschinen sind beispielsweise aus der der
WO 2009/074566 A1 und der
DE 10 2008 057 041 A1 bekannt und typischerweise mit einem Rollenhebel verbunden, der die aus der Schraubendruckfeder resultierende Längskraft über eine am Rollenhebel gelagerte Spannrolle in Riemenvorspannung umsetzt.
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Sowohl das Gehäuse als auch der Kolben, der mittels eines zylindrischen Gleitlagers in einer dazu passenden Gehäusebohrung geführt ist, weisen komplexe Bauteilgeometrien auf, die jeweils von einer generell zylindrischen Form im Führungsbereich in eine planparallele Form im Bereich des Befestigungsauges am Endabschnitt übergehen. Aufgrund ihrer Komplexität sind beide Bauteile als kostengünstige Spritzgussteile aus Polyamid hergestellt.
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Aufgabe der Erfindung
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Riemenspanner der eingangs genannten Art konstruktiv zu verbessern. Der Riemenspanner ist insbesondere so zu gestalten, dass die Anforderungen hinsichtlich der Verschleißbeständigkeit der Längsführung, des geringen Bauraumbedarfs und günstiger Herstellkosten einzeln oder in Verbindung miteinander auf vergleichsweise einfache Weise erfüllbar sind.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1, während vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung den abhängigen Ansprüchen entnehmbar sind. Demnach sollen das Gehäuse und der Kolben ein von der Kreisform abweichendes Längsführungsprofil mit einem sich in Achsquerrichtung der Befestigungsaugen erstreckenden Breitenmaß und einem sich in Achsrichtung der Befestigungsaugen erstreckenden Tiefenmaß aufweisen, wobei das Tiefenmaß des Längsführungsprofils kleiner als dessen Breitenmaß und kleiner als das Tiefenmaß des Befestigungsauges am Gehäuse ist.
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Einfacher ausgedrückt ist es also vorgeschlagen, die gegenseitige Längsführung von Kolben und Gehäuse nicht – wie üblicherweise – kreisrund auszubilden, sondern beispielsweise polygonal oder auch oval. Dabei ist die größere Profilbreite zu der quer zu den Befestigungsaugen verlaufenden Biegeebene des Riemenspanners orientiert, entsprechend einer beanspruchungsgerechteren Formgebung mit gleichmäßigeren Materialspannungen im Bereich der Längsführung von Kolben und Gehäuse.
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Dadurch, dass das Tiefenmaß des Längsführungsprofils kleiner als das Tiefenmaß des gehäuseseitigen Befestigungsauges ist, kann bei maximal ins Gehäuse eingefahrenem Kolben dessen Abstand zum gehäuseseitigen Befestigungsauge minimiert werden und dementsprechend die Führungslänge des Kolbens zugunsten kleinerer Abstützquerkräfte maximiert werden.
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In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung soll das Gehäuse ein gerades Metallprofilteil umfassen, in dem der Kolben geführt ist und das zumindest im Bereich der Längsführung und des Befestigungsauges eine konstante Außenkontur aufweist. Ein erheblicher Vorteil des metallischen Gehäusewerkstoffs besteht in der gegenüber Kunststoff deutlich höheren Wärmeleitfähigkeit, die eine Bauteilüberhitzung infolge der permanenten betrieblichen Gleitreibung zwischen Gehäuse und Kolben bzw. dessen Gleitlagerung verhindert.
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Das Metallprofilteil kann zum einen aus Aluminiumwerkstoff bestehen und zum anderen mit zwei schmalen Seiten und mit zwei breiten Seiten als Rechteckhohlprofil ausgeführt sein. Die Verwendung eines Metallprofilteils als Kolbenlängsführung bildet außerdem die Grundlage für eine kostengünstige Modulbauweise des Riemenspanners in unterschiedlichen Längen. Denn hierfür ist es lediglich erforderlich, das Metallprofilteil und die Schraubendruckfeder in entsprechenden Längen vorzuhalten.
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Im nicht montierten Zustand des Riemenspanners soll ein Auseinanderfallen von Gehäuse und Kolben dadurch verhindert werden, dass das Gehäuse mit einem an den breiten Seiten befestigten Stift versehen ist, der in einem die Endlagen des Riemenspanners vorgebenden Langloch des Kolbens verfährt.
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Als Gleitlagerung des Kolbens im Gehäuse sind Gleitschienen vorgesehen, die an den schmalen Kolbenseiten befestigt oder in Richtung des Gehäuses angefedert sind. Die Anfederung der Gleitschienen dient dazu, den Kolben mit einer definierten Gleitreibung/Dämpfung im Gehäuse zu lagern. Als Federn eignen sich beispielsweise Blattfedern oder längliche Wellfedern, die zwischen dem Kolben und den Gleitschienen eingelegt sind. Die beiden Gleitschienen bestehen zweckmäßigerweise aus hitzebeständigem Polyamid, in dem optional Polytetrafluorethylen (PTFE) als Trockenschmierstoff eingelagert sein kann.
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Außerdem soll das Gehäuse zwei in das Metallprofilteil eingesetzte Halbschalen umfassen, in denen das am Gehäuse angeordnete Befestigungsauge gelagert ist und deren dem Kolben zugewandte Stirnflächen sich zu einem kreisringförmigen Federteller für die Schraubendruckfeder ergänzen. Ein so „gebautes“ Gehäuse eignet sich insbesondere für die Verwendung eines geometrisch einfachen und in Längsrichtung unveränderlichen Metallprofils in Verbindung mit den daran montierten Halbschalen, die als Kunststoffspritzgussteile mit vergleichsweise komplexer Geometrie ausgeführt sind.
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Ein besonders kompakte Bauweise des so gestalteten Riemenspanners ergibt sich außerdem dadurch, dass das am Gehäuse angeordnete Befestigungsauge in einer ringförmigen Gleitlagerbuchse gelagert ist, die einen von der Kreisringform abweichenden Querschnitt aufweist und in den Halbschalen gegen Verdrehen gesichert eingesetzt ist. Die Wandstärke der Gleitlagerbuchse auf deren dem Kolben zugewandten Umfangsabschnitt ist dabei maximal. Folglich entspricht die umfangsveränderliche Materialstärke der Gleitlagerbuchse der Belastungsverteilung am Befestigungsauge, so dass das Breitenmaß des die Gleitlagerbuchse umschließenden Gehäuses im Bereich seines Befestigungsauges minimiert werden kann.
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Sowohl die gehäuseseitige als auch die kolbenseitige Gleitlagerbuchse sind zweckmäßigerweise als Spritzgussteile aus Polyamid und bedarfsweise mit darin eingelagertem PTFE ausgeführt.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und den Figuren, in denen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt ist. Es zeigen:
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1 einen erfindungsgemäßen Riemenspanner in explodierter perspektivischer Darstellung;
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2 den Riemenspanner in perspektivischer Zusammenbaudarstellung;
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3 den Riemenspanner im Längsschnitt und
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4 den Riemenspanner in einem um 90° gedrehten Längsschnitt.
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Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
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1 zeigt die Einzelteile und 2 den Zusammenbau eines erfindungsgemäßen Riemenspanners 1 für einen nicht dargestellten Nebenaggregate-Riementrieb einer Brennkraftmaschine. Der Riemenspanner 1 umfasst ein Gehäuse 2, einen darin längsverschiebbar geführten Kolben 3 und eine zylindrische Schraubendruckfeder 4. Diese umschließt das Gehäuse 2 und den Kolben 3, die durch die Federenden in Richtung Verlängerung des Riemenspanners 1 kraftbeaufschlagt sind. Die beiden Endabschnitte des Riemenspanners 1 sind mit Befestigungsaugen 5 und 6 versehen, die einerseits am Gehäuse 2 und andererseits am Kolben 3 angeordnet sind. Das gehäuseseitige erste Befestigungsauge 5 dient zur ortsfesten Drehlagerung des Riemenspanners 1 an der Brennkraftmaschine, und das kolbenseitige zweite Befestigungsauge 6 zur schwenkbaren Drehverbindung des Riemenspanners 1 mit einem nicht dargestellten Rollenhebel, der die Linearbewegung des Riemenspanners 1 in eine schwenkende Stellbewegung der daran gelagerten Riemenspannrolle übersetzt. Da die beiden Befestigungsaugen 5 und 6 eine identische Anschlussgeometrie aufweisen, ist auch ein umgedrehter Einbau des Riemenspanners 1 möglich, der dann mit dem kolbenseitigen zweiten Befestigungsauge 6 ortsfest an der Brennkraftmaschine drehgelagert wäre.
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Das Gehäuse 2 ist aus einem geraden Metallprofilteil 7, zwei Halbschalen 8 und 9 aus glasfaserverstärktem Polyamid, einer Gleitlagerbuchse 10 aus Polyamid mit eingelagertem PTFE als Trockenschmierstoff und einer das erste Befestigungsauge 5 bildenden Metallbuchse 11 aus Aluminium zusammengesetzt. Das aus einem Aluminiumendlosprofil abgelängte und fertig bearbeitete Metallprofilteil 7 ist als Rechteckhohlprofil ausgeführt, das zwei schmale Seiten 12 und zwei breite Seiten 13 hat und dessen Außenkontur – abgesehen von der stirnseitigen Verrundung im Bereich des ersten Befestigungsauges 5 – über der gesamten Länge des Metallprofilteils 7 konstant ist.
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Die dem Kolben 3 zugewandten Stirnflächen 14 und 15 der als Spritzgussteile hergestellten und in ein Fenster 16 des Metallprofilteils 7 eingesetzten Halbschalen 8, 9 ergänzen sich zu einem kreisringförmigen ersten Federteller für die Schraubendruckfeder 4. Die Gleitlagerbuchse 10 ist mittig mit einem außen umlaufenden Steg 17 versehen, der axial zwischen den Halbschalen 8, 9 verläuft und so die Gleitlagerbuchse 10 gegen Herausfallen sichert. Die Gleitlagerbuchse 10 weist außerdem einen von der Kreisringform abweichenden Querschnitt mit einer veränderlichen Wandstärke auf, die auf dem höchst belasteten Umfangsabschnitt seitens des Kolbens 3 maximal ist. Aufgrund dieses Details können die Größe des Fensters 16 im Metallprofilteil 7 und mithin die Dimensionierung von dessen breiten Seiten 13 minimiert werden.
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Die nicht-kreisförmige, in den Halbschalen 8 und 9 entsprechend formschlüssig aufgenommene Gleitlagerbuchse 10 ist zusätzlich durch lokal vorspringende und in die am Umfang geschlitzte Gleitlagerbuchse 10 eingreifende Stege 18 in den Halbschalen 8, 9 gegen Verdrehen gesichert. Das Herausfallen der Metallbuchse 11 aus der Gleitlagerbuchse 10 wird durch einen mittig innen umlaufenden Steg 34 verhindert, der in einen umlaufenden Einstich 35 auf der Metallbuchse 11 eingreift.
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Die geschlitzte Formgebung der als Spritzgussteil hergestellten Gleitlagerbuchse 10 dient sowohl ihrer besseren Entformbarkeit aus dem Spritzgusswerkzeug als auch der vereinfachten Montage der Metallbuchse 11 in die sich dabei leicht aufspreizende Gleitlagerbuchse 10. In einer nicht dargestellten Ausführung ist eine ungeschlitzte Gleitlagerbuchse und dementsprechend auch ein Entfall der Stege 18 in den Halbschalen 8, 9 vorgesehen.
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Die beiden Mündungen der Gleitlagerbuchse 10 sind mit kleinen, radial einwärts verlaufenden Schultern versehen, an denen Umlauffasen 19 der Metallbuchse 11 anlaufen. Dies schützt – wie auch die Stege 18 in den Halbschalen 8 und 9 – vor Eindringen von Schmutzpartikeln zwischen die Gleitlagerbuchse 10 und die Metallbuchse 11.
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Der ebenfalls aus glasfaserverstärktem Polyamid im Spritzgussverfahren hergestellte Kolben 3 umfasst einen Kolbenschaft 20 mit Rechteckquerschnitt und daran anschließend den kolbenseitigen Federteller 21 und eine Aufnahme für das als Gleichteil zur Metallbuchse 11 ausgebildete zweite Befestigungsauge 6, das an dieser Stelle in einer zylindrischen Gleitlagerbuchse 22 aus Polyamid mit eingelagertem PTFE gehaltert ist. In einer nicht dargestellten Ausführung können die Buchsen 11 auch aus verschleißbeständigem Kunststoff bestehen. Die Längsführung des Kolbens 3 im Gehäuse 2 erfolgt mittels zweier Gleitschienen 23 aus hitzebeständigem Polyamid, in dem ebenfalls PTFE als Trockenschmierstoff eingelagert ist. Die beiden im Querschnitt U-förmigen Gleitschienen 23 sind auf den schmalen Seiten 24 des Kolbenschafts 20 befestigt, indem sie mit Querstegen 25 in Querschlitzen 26 des Kolbenschafts 20 eingeclipst sind.
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Ein Auseinanderfallen des nicht an der Brennkraftmaschine montierten Riemenspanners 1 wird durch einen Stift 27 verhindert, der durch die breiten Seiten 13 und 28 des Metallprofilteils 7 bzw. des Kolbenschafts 20 hindurch gesteckt ist und in einem die Endlagen des Riemenspanners 1 vorgebenden Langloch 29 im Kolbenschaft 20 verfährt. Der Stift 27 ist hier in einer Bohrung 30 des Metallprofilteils 7 vernietet.
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Die 3 und 4 zeigen den Riemenspanner 1 in zwei Längsschnitten, uzw. einmal in Achsquerrichtung der Befestigungsaugen 5 und 6 (3) und einmal in deren Achsrichtung (4). Aus diesen Darstellungen wird die beanspruchungsgerechte und gleichermaßen bauraumsparende Gestaltung des (von der Kreisform abweichenden, rechteckigen) Längsführungsprofils von Kolben 3 und Gehäuse 2 deutlich. Die beanspruchungsgerechte Gestaltung folgt dem hauptsächlich in Achsrichtung der Befestigungsaugen 5, 6 wirkenden Biegemoment im Riemenspanner 1 dadurch, dass das sich in Achsrichtung erstreckende Tiefenmaß 31 des Längsführungsprofils deutlich kleiner als dessen Breitenmaß 32 in Achsquerrichtung ist. Die bauraumsparende Gestaltung basiert darauf, dass das Tiefenmaß 31 des Längsführungsprofils auch kleiner als das Tiefenmaß 33 der Befestigungsaugen 5, 6 ist, so dass der Kolbenschaft 20 sehr tief in das Metallprofilteil 7, nämlich bis an die beiden Halbschalen 8, 9 und die Gleitlagerbuchse 10 eintauchen kann. Bei vorgegebenem Einbauabstand der Befestigungsaugen 5, 6 voneinander können somit die effektive Führungslänge des Kolbenschafts 20 im Metallprofilteil 7 maximiert und die in der Längsführung auftretenden Querkräfte infolge des abzustützenden Biegemoments entsprechend minimiert werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Riemenspanner
- 2
- Gehäuse
- 3
- Kolben
- 4
- Schraubendruckfeder
- 5
- erstes Befestigungsauge
- 6
- zweites Befestigungsauge
- 7
- Metallprofilteil
- 8
- Halbschale
- 9
- Halbschale
- 10
- Gleitlagerbuchse
- 11
- Metallbuchse
- 12
- schmale Seite des Metallprofilteils
- 13
- breite Seite des Metallprofilteils
- 14
- Stirnfläche der Halbschale
- 15
- Stirnfläche der Halbschale
- 16
- Fenster des Metallprofilteils
- 17
- äußerer Steg der Gleitlagerbuchse
- 18
- Steg der Halbschale
- 19
- Umlauffase der Metallbuchse
- 20
- Kolbenschaft
- 21
- kolbenseitiger Federteller
- 22
- Gleitlagerbuchse
- 23
- Gleitschiene
- 24
- schmale Seite des Kolbenschafts
- 25
- Quersteg der Gleitschiene
- 26
- Querschlitz des Kolbenschafts
- 27
- Stift
- 28
- breite Seite des Kolbenschafts
- 29
- Langloch im Kolbenschaft
- 30
- Bohrung
- 31
- Tiefenmaß des Längsführungsprofils
- 32
- Breitenmaß des Längsführungsprofils
- 33
- Tiefenmaß des Befestigungsauges
- 34
- innerer Steg der Gleitlagerbuchse
- 35
- Einstich der Metallbuchse
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 2009/074566 A1 [0002]
- DE 102008057041 A1 [0002]
