DE19710227A1 - Riemenspannvorrichtung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Riemenspannvorrich­ tung mit einer auf einem Spannhebel gelagerten Riemenspann­ rolle sowie mit einer mit dem Spannhebel in Wirkverbindung stehenden Federbeineinrichtung mit einer ersten Feder. Derar­ tige Riemenspannvorrichtungen lassen sich zur Spannung von Riemen etwa bei Verbrennungskraftmaschinen verwenden.

Eine Riemenspannvorrichtung der eingangs genannten Art ist bereits aus der deutschen Patentschrift DE 195 01 685 be­ kannt, bei der der Spannhebel durch eine Schraubenfeder ge­ spannt ist. Ein Problem dieser Riemenspannvorrichtung besteht darin, einen möglichst ruhigen Lauf des Riemens bei ausrei­ chender Spannung und andererseits einen Überlastschutz zu ge­ währleisten.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine ver­ besserte Riemenspannvorrichtung der eingangs genannten Art anzugeben.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Federbeineinrichtung einen dynamischen Dämpfer mit Zylinder und Kolbenstange umfaßt, daß die erste Feder zwischen dem Zy­ linder und der mit dem Spannhebel in Wirkverbindung stehenden Kolbenstange wirksam ist und daß eine zweite Feder vorgesehen ist, die zwischen einem ortsfesten Federlager und dem Zylin­ der vorgespannt gehalten ist. Bei einer derartigen Anordnung läßt sich die die Vorspannung des Spannhebels besonders gün­ stig einregulieren, und aufgrund des dynamischen Dämpfers wird ein besonders ruhiger Lauf bei ausreichender Spannung erzeugt. Gleichzeitig läßt sich aufgrund der zweiten Feder ein Überlastungsschutz für den Fall erreichen, daß auf den Dämpfer sehr hochfrequente Schwingungen oder schockartige Stöße ausgeübt werden.

Vorzugsweise wird die Anordnung derart getroffen, daß die er­ ste und die zweite Feder unabhängig voneinander in ihrer Vor­ spannung einstellbar sind.

Die erste und die zweite Feder werden bevorzugt derart ge­ wählt, daß die erste Feder eine schwächere Federkraft hat als die zweite Feder.

Der Federweg der ersten Feder kann so gewählt werden, daß die erste Feder eine erhöhte Spannung des Riemens während der Warmlaufphase, etwa eines Motors, ausgleichen kann und den­ noch ein ausreichender Federweg beim Betrieb des Motors zur Verfügung steht. Gemäß einer besonderen Ausführungsform der Erfindung ist dieser maximale Federweg jedoch durch die Vor­ einstellung der zweiten Feder derart einstellbar, daß bei ei­ ner überhöhten Trumkraft am Riemen eine weitere Auslenkung der ersten Feder am Ende des maximalen Federweges durch ent­ sprechende Anschläge verhindert wird. Auf diese Weise kann das Auftreten von Zahnsprüngen bei Verwendung von Zahnriemen vermieden werden. Die Federkraft der zweiten Feder sollte in diesem Falle so gewählt sein, daß die erhöhte Trumkraft keine weitere Verschwenkung des Spannhebels zu bewirken vermag.

Bevorzugt wird die Vorspannung der zweiten Feder so gewählt, daß sie größer als das 1,5fache der Dämpfkraft der ersten Fe­ der einschließlich des dynamischen Dämpfers ist. In diesem Fall ergeben sich günstige Werte für einen Überlastschutz des Federbeins im dynamischen Bereich wie auch als Überlastschutz zur Verhinderung eines Zahnsprungs bei auftretenden überhöh­ ten Trumkräften.

Insbesondere im Hinblick auf einen Überlastschutz beim Auf­ treten von übermäßigen Trumkräften und zur Verhinderung eines Zahnsprungs bei Zahnriemen hat es sich als günstig erwiesen, als zweite Feder eine Feder zu verwenden, die eine wenigstens 3fach größere Federkraft aufweist als die erste Feder.

Aufgrund der Verwendung der zweiten Feder, die unabhängig von der ersten Feder einstellbar ist, ist insbesondere die Mög­ lichkeit gegeben, daß das gesamte Federbein auf einfache Wei­ se auf größere Unterschiede einstellbar ist, die sich durch verschiedene Kombinationen von etwa großen Motoren und kurzen Riemen bzw. kleinen Motoren und langen Riemen ergeben können. Aus diesem Grund ist der erfindungsgemäße Spannriemen erheb­ lich vielseitiger einsetzbar als die bisher bekannten Spann­ riemen.

Schließlich ergibt sich dadurch, daß die zweite Feder einen zusätzlichen Federweg aufweist, die Möglichkeit einer er­ leichterten Riemenmontage bzw. Demontage, indem der Spannhe­ bel unter Kompression des Federbeins wesentlich weiter als bisher ausgelenkt werden kann.

Im folgenden soll die Erfindung nun näher anhand einer in der einzigen Figur gezeigten vorzugsweisen Ausführungsform be­ schrieben werden.

Die in der Figur gezeigte Riemenspannvorrichtung 30 weist ei­ nen Spannhebel 13 auf, der um eine Achse 16 verschwenkbar ge­ lagert ist. An dem Spannhebel 13 ist um eine Achse 17 eine Riemenspannrolle bzw. Riemenscheibe 14 drehbar gelagert. Die Achse 17 liegt im Abstand zu dem Anlenkpunkt 16, so daß durch Verschwenkung des Spannhebels 13 im Uhrzeigersinn in der Fi­ gur eine Spannkraft auf den Riemen 15 ausgeübt werden kann. Der Riemen 15 läuft dabei über eine weitere Riemenscheibe 20 sowie eine nicht näher dargestellte weitere Riemenscheibe 21.

Auf den Hebel 13 wird durch eine Federbeineinrichtung 1 eine gewisse Vorspannkraft im Sinne eines Spannens des Riemens 15 ausgeübt. Die Federbeineinrichtung weist einen Dämpfer 6 auf, der in einem zylindrischen Dämpfergehäuse 5 einen verschieb­ bar geführten Kolben 8 aufweist, an dem eine Kolbenstange 7 mit diesem verschiebbar gehaltert ist. Die Kolbenstange ist an ihrem dem Spannhebel 13 zugewandten Ende mit einem Außen­ gewinde versehen. Auf dieses Außengewinde ist ein hutförmiges Endstück 9 aufgeschraubt. Das Endstück 9 weist vorzugsweise eine zum Teil kugelförmig ausgebildete Fläche 22 auf, die ge­ gen eine entsprechende ausgebildete Vertiefung 23 in dem Spannhebel 13 anliegt. Die Flächen 22 und 23 stehen im Form­ schluß zur Übertragung der Kraft des Federbeins 6 auf den Spannhebel 13. Anstelle dieser formschlüssigen Verbindung könnte auch ebensogut etwa eine kraft schlüssige Verbindung zwischen dem Federbein und dem Spannhebel 13 ausgebildet sein, etwa in der Art, daß das Endstück 9 in Form eines Auges ausgebildet ist, das auf einem an dem Spannhebel 13 vorgese­ hen Zapfen verschwenkbar angreift.

An dem Dämpfergehäuse 5 ist auf seiner Außenseite ein rings­ umlaufender Bund 10 ausgebildet. Eine Seite dieses Bundes dient als ein Federsitz für eine erste Feder 11, die vorzugs­ weise als Schraubenfeder ausgebildet ist und mit ihrem ande­ ren Ende gegen die dem Dämpfergehäuse 5 zugewandte Fläche 24 des Endstückes 9 anliegt. Der maximale Federweg der Feder 11 wird bestimmt durch den Abstand dieser Fläche 24 von der dem Endstück 9 zugewandten Fläche 25 des Dämpfergehäuses 5.

Das Dämpfergehäuse weist auf dem der Fläche 25 abgewandten Ende einen Ansatz 2 auf, der in Form einer Rundstange ausge­ bildet ist. Das dem Dämpfergehäuse 5 abgewandte Ende des An­ satzes 2 steht frei durch eine Öffnung 26 hindurch vor, die in einem Federlager 3 ausgebildet ist, das fest an einer ortsfest gehalterten Platte 27 gehaltert ist. Der Ansatz 2 ist an seinem dem Dämpfergehäuse abgewandten Ende mit einem Außengewinde versehen, auf das eine Mutter 4 aufgeschraubt ist.

In dem Federlager 3 ist ein Ende einer zweiten, vorzugsweise schraubenförmig ausgebildeten Feder 12 gelagert, deren ande­ res Ende gegen die der ersten Feder 11 abgewandte Seite des Bundes 10 anliegt. Die Federkraft der zweiten Feder 12 ist vorzugsweise größer als die Federkraft der ersten Feder 11. Die erste und die zweite Feder sind vorzugsweise koaxial zu der Kolbenstange 7 sowie dem länglichen Ansatz 2 angeordnet.

Die Öffnung 26 in dem Federlager 3 ist vorzugsweise leicht konisch ausgebildet, um ein leichtes Verschwenken der Längs­ achse des Federbeins gegen das Federlager 3 zu ermöglichen.

Durch Verstellung der Mutter 4 auf dem Außengewinde des An­ satzes 2 kann zum einen die Vorspannung der zweiten Feder 12 eingestellt werden. Zum anderen kann hiermit aber auch, da die Federkraft der zweiten Feder größer als die Federkraft der ersten Feder ist, und der Ansatz 2 mit dem Dämpfergehäuse 5 verbunden ist, gegen das ein Ende der ersten Feder 11 an­ liegt, auch der Abstand zwischen den Flächen 24 und 25, d. h. der maximale Federweg der ersten Feder 11 eingestellt werden. Dieser Abstand sollte so groß bemessen sein, daß eine ausrei­ chende Dämpfungsbewegung der ersten Feder möglich ist, und daß bei Verwendung von Zahnriemen für den Riemen 15 vorteil­ haft ein Zahnsprung des Zahnriemens vermieden wird, was noch weiter unten erläutert werden soll.

Die Wirkungsweise des Federbeins 1 ist wie folgt:

Der Spannhebel 13 wird mit der Federkraft der ersten Feder derart im Uhrzeigersinn in der Figur vorgespannt gehalten, daß eine ausreichende Spannung des Riemens 15 erreicht wird. Spannungsschwankungen durch unterschiedliche Zugkräfte auf den Riemen 15 werden bei einer Verschwenkung des Spannhebels 13 um seinen Anlenkpunkt 16 durch die erste Feder 11 abgefe­ dert und gleichzeitig durch den Dämpfer 6 gedämpft. Bei sehr hohen Frequenzen, d. h. sehr hohen Schwingungszahlen des Span­ narms 13 könnte der Dämpfer 6 überlastet werden, da in diesem Bereich der Dämpfer zunehmend starr wird und die erste Feder ihre Federfunktion verliert. In diesen hohen Frequenzberei­ chen und insbesondere auch in solchen Fällen, in denen der Riemen 15 stoßartige Vibrationen auf die Spannrolle 14 aus­ übt, die jenseits des dynamischen Bereichs des Dämpfers 6 liegen, kann somit der Dämpfer wie eine nahezu starre Verbin­ dung wirken. In diesen Fällen sorgt die zweite Feder 12 für eine ausreichende Federung und verhindert somit sowohl eine Überbeanspruchung des Riemens 15 wie auch des Dämpfers 6.

Die erfindungsgemäße Spannvorrichtung hat sich aber auch in anderer Weise als ein möglicher Überlastungsschutz herausge­ stellt. Wird etwa ein Kraftfahrzeug an einem Berg mit einge­ legtem Gang und ohne angezogene Handbremse abgestellt, so kann dies dazu führen, daß aufgrund der übermäßigen Trumkraft auf den Riemen bei den bisherigen Federbeinen die Feder so­ weit komprimiert wurde, daß bei der Verwendung eines Zahnrie­ mens ein Zahnsprung auftreten konnte. Dies wird bei der in der Zeichnung gezeigten Ausführungsform dadurch verhindert, daß der Abstand zwischen den Flächen 24 und 25 so gewählt wird, daß die Fläche 24 an der Fläche 25 bei einer vorbe­ stimmten Verschwenkung des Spannhebels 13 zur Anlage kommt, bevor eine Verkürzung der Riemenlänge aufgrund des Nachgebens des Spannhebels 13 um eine Zahnlänge ermöglicht wird. Dabei ist die zweite Feder 12 sodann so dimensioniert, daß diese ein weiteres Nachgeben bzw. Verschwenken des Spannhebels 13 verhindert, so daß sich vorteilhafterweise mögliche Zahn­ sprünge des Riemens vermeiden lassen.

Wenn beispielsweise das Drehmoment der Nockenwelle bei etwa 10 Nm liegt, so zieht an dem Riemen 15 eine Trumkraft (Rie­ menkraft) von etwa 500 N. Die Riemenspannvorrichtung sollte dann so eingestellt sein, daß die erste Feder 11 eine Trum­ kraft von etwa 900 N erzeugt. Damit wird bewirkt, daß vor Er­ reichen der Trumkraft von 500 N die Fläche 24 an der Fläche 25 zur Anlage kommt. Die Federkraft der zweiten Feder 12 sollte sodann so eingestellt sein, daß zu ihrer Betätigung eine Trumkraft von größer 1000 N notwendig ist. Vorteilhaft sollte die Federkraft der zweiten Feder 12 zwischen 1000 N und 2000 N liegen. Das heißt, auch für diesen Fall bewirkt die zweite Feder 12 einen Überlastschutz mit festzulegender Kraft, wenn der maximale Federweg der Feder 11 ausgeschöpft ist bzw. wenn der Stoßdämpfer am Endanschlag anliegt.

Nimmt man entsprechend dem obigen Beispiel für das normale Dämpfverhalten des Federbeins an, daß die erste Feder 11 eine Trumkraft von etwa 300 N erzeugt und daß das Dämpfungsvermö­ gen des dynamischen Dämpfers bei etwa 400 N liegt, so sollte die Federkraft der zweiten Feder 12 größer als etwa das 1,5fache der Summe aus der Dämpfkraft des Dämpfers 6 und der Federkraft der ersten Feder 11 sein.

Die in der Darstellung gezeigte Spanneinrichtung ermöglicht auch einen weiteren wesentlichen Vorteil. Wird etwa Ansatz 2 an dem Dämpfergehäuse 5 entsprechend lang ausgebildet, so er­ gibt sich durch Zusammendrücken des Federbeins 1 und insbe­ sondere der zweiten Feder 12 mit einer entsprechenden weiten Verschwenkung des Spannhebels 13 ein leichtes Montieren sowie Demontieren des Riemens 15. Die leichte Verstellmöglichkeit der axialen Länge des Federbeins aufgrund der Verstellung der Mutter 4 über einen längeren Bereich des Ansatzes 2 macht es darüber hinaus möglich, daß das Federbein leicht an verschie­ dene Konstellationen von großen Motoren und kurzen Riemen 15 bzw. kleinen Motoren und langen Riemen 15 anpaßbar ist. Hier­ zu ist es lediglich nötig, daß das Dämpfergehäuse gegenüber dem Federlager 3 verschoben wird, um in einfacher Weise die Lage der Mutter 4 auf dem mit Außengewinde versehenen Ansatz 2 in eine solche Lage zu bringen, daß die gewünschte axiale Länge des Federbeins insgesamt gegeben wird. Eine leichte Verstellung der Mutter 4 kann dann vorgenommen werden, wenn diese außerhalb der Halteplatte 27 zu liegen kommt. Anderer­ seits ergibt sich eine einfache Halterung der Mutter 4 ohne weitere Sicherung, wenn diese wieder in ihre in der Figur ge­ zeigte Lage, d. h. in Anlage an das Federlager 3 kommt. In dieser Lage wird eine weitere Verdrehung aufgrund der Halte­ platte 27 verhindert.

Claims (17)

1. Riemenspannvorrichtung mit einer auf einem Spannhebel (13) gelagerten Riemenspannrolle (14) sowie mit einer mit dem Spannhebel in Wirkverbindung stehenden Federbeineinrichtung (l) mit einer ersten Feder (11), dadurch gekennzeichnet, daß die Federbeineinrichtung einen dynamischen Dämpfer (6) mit Zylinder (5) und Kolbenstange (7) umfaßt, daß die erste Feder zwischen dem Zylinder (5) und der mit dem Spannhebel (13) in Wirkverbindung stehenden Kolbenstange (7) wirksam ist und daß eine zweite Feder vorgesehen ist, die zwischen einem ortsfe­ sten Federlager (3) und dem Zylinder vorgespannt gehalten ist.

2. Riemenspannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Vorspannung der zweiten Feder (12) größer als das 1,5fache der Dämpfkraft der ersten Feder (11) ein­ schließlich des dynamischen Dämpfers (6) ist.

3. Riemenspannvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß eines der Enden der ersten Feder gegen ein an der Kolbenstange angebrachtes Endstück anliegt.

4. Riemenspannvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das gegen den Spannhebel anliegende Endstück hutförmig ausgebildet ist.

5. Riemenspannvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Endstück in Form eines an dem Spannhebel drehbar gelagerten Drehgelenks ausgebildet ist.

6. Riemenspannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1-5, da­ durch gekennzeichnet, daß das Endstück zur Einstellung einer Vorspannung der ersten Feder verstellbar auf der Kolbenstange gehaltert ist.

7. Riemenspannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1-6, da­ durch gekennzeichnet, daß eine Einstellvorrichtung zum Ein­ stellen einer Vorspannung der zweiten Feder vorgesehen ist.

8. Riemenspannvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Einstellvorrichtung einen an dem Zylinder­ gehäuse angebrachten Ansatz, der das ortsfeste Federlager der zweiten Feder frei durchsetzt, sowie eine auf dem Ansatz ver­ stellbar gehalterte Anschlagvorrichtung umfaßt.

9. Riemenspannvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Ansatz aus einem mit Gewinde versehenen Bolzen besteht, und daß die Anschlagvorrichtung durch eine auf dem Bolzen verstellbare Mutter gebildet wird, die im vor­ gespannten Zustand der zweiten Feder gegen das ortsfeste Fe­ derlager zum Anschlag kommt.

10. Riemenspannvorrichtung nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die das ortsfeste Federlager durchsetzende Öffnung für den Ansatz konisch ausgebildet ist.

11. Riemenspannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1-10, da­ durch gekennzeichnet, daß auf der Außenseite des Zylinderge­ häuses ein Halteelement vorgesehen ist, das als Federsitz so­ wohl für ein Ende der zweiten Feder wie auch für ein Ende der ersten Feder dient.

12. Riemenspannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1-11, da­ durch gekennzeichnet, daß die erste und zweite Feder als Schraubenfeder ausgebildet ist.

13. Riemenspannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1-12, da­ durch gekennzeichnet, daß der dynamische Dämpfer und die er­ ste und zweite Feder auf einer gemeinsamen Längsachse ange­ ordnet sind.

14. Riemenspannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1-13, da­ durch gekennzeichnet, daß die Federkraft der ersten Feder ei­ ne Riemenkraft von 300 N erzeugt und die Dämpfkraft des dyna­ mischen Dämpfers bei etwa 400 N liegt.

15. Riemenspannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1-14, da­ durch gekennzeichnet, daß der Riemen ein Zahnriemen ist.

16. Riemenspannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1-15, da­ durch gekennzeichnet, daß der Federweg der ersten Feder ein­ stellbar ist.

17. Riemenspannvorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Federweg der ersten Feder kleiner ist als die Federverstellung, die sich bei einer Verkürzung der Rie­ menlänge um eine Zahnlänge ergeben würde.