DE19953379A1 - Reibkonus für eine Spannvorrichtung - Google Patents
Reibkonus für eine SpannvorrichtungInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Spannvorrichtung für einen Zugmitteltrieb, bestehend aus einem ortsfesten Gehäuse (5), an dem ein Spannarm (6) drehbar angeordnet ist, welcher über eine Spannrolle (10) federnd an dem Zugmitteltrieb abgestützt ist. Der Spannarm (6) bildet eine kegelige Achse (3), die über eine Gleitlagerbuchse (2) an einer Kegelbohrung (4) des Gehauses (3) abgestützt ist.
Description
Zugmitteltriebe erfordern eine Spannvorrichtung, zur Vermeidung von Schlupf
des Zugmittels an dem Antriebsglied bzw. dem Abtriebsglied. Zugmitteltriebe,
mit einer Antriebskette oder einem Zahnriemen benötigen, eine Spannvorrich
tung, die ein Überspringen oder ein Übersetzen der Antriebskette bzw. des
Zahnriemens an dem gezahnten Antriebs- oder Abtriebsrad wirksam ver
hindert. Der Aufbau der Spannvorrichtung umfasst ein ortsfest angeordnetes
Gehäuse, an dem ein Spannarm drehbar angeordnet ist. Über eine Spannrolle,
unterstützt durch eine Feder, ist der Spannarm an dem Zugmittel federnd ab
gestützt. Als Lagerung zwischen dem Schwenkarm und dem Gehäuse dient ein
Konus-Gleitlager, das zwischen einer kegeligen Aufnahme und einer Kegel
bohrung eingesetzt ist.
Die US-PS 4,698,049 offenbart eine derartige Spanneinrichtung. Gemäß Fig.
4 ist das ortsfest angeordnete Gehäuse mit einer Kegelbohrung versehen, der
eine kegelförmige Achse des Spannarms zugeordnet ist. Im eingebauten Zu
stand ist zwischen den beiden Kegelflächen eine konische Gleitlagerbuchse
eingesetzt zur Bildung eines Konus-Gleitlagers. Eine zwischen dem Gehäuse
und dem Spannarm eingesetzte Spreizfeder bewirkt eine kraftschlüssige ge
genseitige Abstützung dieser Bauteile über die Gleitlagerbuchse.
Der Aufbau derartiger Spannvorrichtungen bewirkt eine einseitige Kraftbeauf
schlagung des Gleitlagers, da die vom Zugmittel auf den Schwenkarm einge
leitete Kraftkomponente das Gleitlager in einer Randzone d. h. versetzt zur
Mitte beaufschlagt. Diese Krafteinleitung führt zu einer Verkippung des
Schwenkarms und einem nachteiligen Kantentrag, der den Verschleiß der
Gleitlagerbuchse erhöht.
Die Mängel der bekannten Spannvorrichtung berücksichtigend, besteht die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine Spannvorrichtung mit einer
verschleißoptimierten, die Lebensdauer erhöhenden Lagerung zu realisieren.
Die zuvor genannte Problemstellung wird erfindungsgemäß durch ein als
Gleitlagerbuchse ausgeführtes Konus-Gleitlager gelöst, dass an beiden Stirn
seiten einen zylindrisch verlaufenden, axial vorstehenden Ringabschnitt auf
weist. Der Ringabschnitt, übernimmt die Funktion eines Stützlagers und bewirkt
gleichzeitig eine verbesserte Führung des schwenkbaren Spannarms an dem
ortsfest angeordneten Gehäuse. Die erfindungsgemäße Gleitlagerbuchse ge
währleistet selbst bei einer von dem Zugmittel ausgehenden, über die
Spannrolle in den Schwenkarm schräg eingeleiteten Kraftkomponente einen
wirksamen Schutz gegen eine Verkippung. Die zylindrischen Ringabschnitte
verhindern gleichzeitig einen Kantentrag, d. h. eine erhöhte Belastung an den
Endzonen der Gleitlagerbuchse. Für die erfindungsgemäß gestaltete Gleitla
gerbuchse stellt sich im Vergleich zu bisherigen Konus-Gleitlagern weiterhin
eine deutlich reduzierte Reibung sowie eine verbesserte Verschleißfestigkeit
ein.
Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen 2 bis 13
enthalten, die nachfolgend näher erläutert werden.
Die erfindungsgemäß gestaltete Gleitlagerbuchse ist im eingebauten Zustand
vollständig, d. h. sowohl radial innen als auch radial außen von der Kegelboh
rung bzw. der kegeligen Achse umschlossen. Dieses Gestaltungsmerkmal si
chert eine vollständige radiale Abstützung zwischen dem ortsfesten Bauteil und
dem dazugehörigen schwenkbaren Bauteil der Spannvorrichtung. Durch die
vollständige radiale Abstützung der axial vorstehenden Ringabschnitte ist ein
Kantentrag an den Enden des Reibkonus ausgeschlossen.
Eine weiteres Gestaltungsmerkmal der Erfindung sieht vor, die Wandstärke der
Gleitlagerbuchse zwischen dem Reibkonus und den Ringabschnitten unter
schiedlich zu gestalten. Diese Maßnahme ermöglicht eine Anpassung der
Wandstärke an die auftretenden Kräfte. Beispielsweise bietet es sich an, die
Wandstärke des radial größten Ringabschnitts im Vergleich zu dem radial
kleinsten Ringabschnitt stärker auszubilden. Der dem Zugmittel nahestehende
und damit der höchsten Kraftbeaufschlagung ausgesetzte, radial größte
Ringabschnitt besitzt damit eine verbesserte Festigkeit.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung übertrifft erfindungsgemäß die
Längserstreckung der Kegelbohrung bzw. die Längserstreckung der kegeligen
Achse die Länge des Reibkonus von der Gleitlagerbuchse. Dieses Konstrukti
onsmerkmal gewährleistet eine vollflächige Führung bzw. Abstützung des koni
schen Abschnitts der Gleitlagerbuchse. In vorteilhafter Weise ist eine Einbau
lage der Gleitlagerbuchse vorgesehen, bei der sich beidseitig des Reibkonus
gegenüber dem sich drehenden Bauteil ein Überstandsmaß der Kegelbohrung
bzw. der kegeligen Achse einstellt. Vorzugsweise ist die Gleitlagerbuchse mit
tenversetzt, d. h. entgegen einer Verschleißrichtung zwischen dem ortsfesten
Gehäuse und der kegeligen Achse angeordnet. Dieser Einbau gewährleistet,
dass auch bei einem verschleißbedingten wandstärkenreduzierten Reibkonus
ein Überstandsmaß erhalten bleibt.
Zur Erzielung klar definierter Einbauverhältnisse ist erfindungsgemäß weiterhin
vorgesehen, die Gleitlagerbuchse drehfest an einem Bauteil der Spannvor
richtung anzuordnen, um damit die Reibpartner eindeutig festzulegen. Vor
zugsweise ist die Gleitlagerbuchse drehfest an der Außenfläche der kegeligen
Achse befestigt, die von der Gleitlagerbuchse umschlossen ist. Für diese An
ordnung ergibt sich eine Reibfläche zwischen der äußeren Mantelfläche der
Gleitlagerbuchse und der Kegelbohrung des Bauteils, das die Gleitlagerbuchse
umschließt. Alternativ schließt die Erfindung ebenfalls eine Drehfixierung der
Gleitlagerbuchse an der Kegelbohrung ein, wodurch sich eine Gleitfläche zwi
schen der Mantelfläche der kegeligen Achse und der Innenseite der Gleitlager
buchse einstellt.
Abhängig von der Befestigung der Gleitlagerbuchse ist erfindungsgemäß vor
gesehen, den zylindrisch verlaufenden, axial vorstehenden Ringabschnitt mit
einer Stufe zu versehen. Durch die Stufe ist sichergestellt, dass der Reibkonus
der Gleitlagerbuchse im Bereich der Reibfläche ausschließlich an der Kegel
bohrung bzw. an der kegeligen Achse abgestützt ist und damit außerhalb einer
Übergangszone zu einer zylindrischen Aufnahme, an dem die axial vorstehen
den Ringabschnitte der Gleitlagerbuchse geführt sind.
Die Gestaltung der axial vorstehenden Ringabschnitten sieht weiterhin vor,
dass sich im eingebauten Zustand der Gleitlagerbuchse der gestufte Abschnitt
bis zum Reibkonus erstreckt. Durch die Wandstärke des axial vorstehenden
Ringabschnitts und der Stufenhöhe kann dabei Einfluss auf die Längserstrec
kung des Reibkonus genommen werden.
Die Erfindung schließt weiter an zumindest einem Ringabschnitt eine Profilie
rung ein, die formschlüssig mit einer entsprechenden, örtlich begrenzten Profi
lierung an der Kegelbohrung bzw. der kegeligen Achse formschlüssig zusam
menwirkt. Diese Maßnahme ermöglicht eine Drehfixierung der Gleitlagerbuch
se an einem Bauteil der Spannvorrichtung.
Die Erfindung wird anhand von drei Figuren näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 einen Ausschnitt aus einer Spannvorrichtung, aus der die
erfindungsgemäße Gleitlagerbuchse zu entnehmen ist;
Fig. 2 eine zu Fig. 1 alternativ gestaltete erfindungsgemäße
Gleitlagerbuchse im eingebauten Zustand;
Fig. 3 den Aufbau einer Spannvorrichtung, in der eine Gleitlager
buchse bisheriger Bauart eingesetzt ist.
Zur Erläuterung der Erfindung wird zunächst die in Fig. 3 in einem Längs
schnitt abgebildete Spannvorrichtung 1 beschrieben, in der eine Gleitlager
buchse 2 bisheriger Bauart zwischen einer kegeligen Achse 3 und einer Kegel
bohrung 4 angeordnet ist. Der Aufbau der Spannvorrichtung 1 umfasst ein
ortsfest angeordnetes Gehäuse 5, das die kegelige Achse 3, welche einstückig
mit einem Spannarm 6 verbunden ist, umschließt. Der Formgebung der kegeli
gen Achse 3 ist die Kegelbohrung 4 im Gehäuse 5 zugeordnet. Ein radial von
der kegeligen Achse 3 und der Kegelbohrung 4 begrenzter Zwischenraum dient
zur Aufnahme der Gleitlagerbuchse 2. An dem vom Spannarm 6 abgewandten
Ende ist die kegelige Achse 3 zentrisch mit einem Bolzen 7 versehen, dessen
freies Ende mit einem Ringflansch 8 versehen ist. Zwischen dem Gehäuse 5
und dem Ringflansch 8 ist eine Spreizfeder 9 eingesetzt, die jeweils eine kraft
schlüssige Anlage der kegeligen Achse 3 an der Kegelbohrung 4 an der Gleit
lagerbuchse 2 sicherstellt. An dem Spannarm 6 ist endseitig eine drehbare
Spannrolle 10 angeordnet, die im eingebauten Zustand der Spannvorrichtung 1
an dem in Fig. 3 nicht abgebildeten Zugmitteltrieb federnd anliegt. Die fe
dernde Anlage der Spannrolle bewirkt ebenfalls die Spreizfeder 9, die zusätzlich
eine in Umfangsrichtung wirkende Kraftkomponente in den Spannarm 6
einleitet. Die Kraftkomponenten der Spreizfeder 9 verdeutlichen die Doppel
pfeile sowie der weitere eine Drehkomponente andeutende Pfeil. Die Gleitla
gerbuchse 2 hat die Aufgabe, beispielsweise die vom Verbrennungsprozeß der
Brennkraftmaschine in den Zugmitteltrieb eingeleiteten Schwingungen zu
dämpfen. Aufgrund der Spreitzfeder 9 ist die kegelige Achse 3 in Pfeilrichtung,
d. h. in Richtung des Gehäuses 5 kraftbeaufschlagt. Dabei wird die Gleitlager
buchse 2 an die Kegelbohrung 4 gepresst. Eine der Wirkrichtung der Spreitz
richtung 9 entgegengesetzte Kraftkomponente, die über den Zugmitteltrieb auf
den Spannarm 6 wirksam wird, erfordert eine Überwindung der Reibkraft zwi
schen der Gleitlagerbuchse 2, und dem Bauteil, dass sich gegenüber der
Gleitlagerbuchse 2 verlagert.
Abweichend zu der in Fig. 3 im eingebauten Zustand abgebildeten bekannten
Gleitlagerbuchse 2, ist in Fig. 1 eine erfindungsgemäße Gleitlagerbuchse 12
abgebildet. Neben einem kegeligen, bzw. konischen Abschnitt ist die Gleitla
gerbuchse 12 an beiden Stirnseiten jeweils mit einem zylindrischen, axial aus
gerichteten Ringabschnitt 13a, 14a versehen. Durch die Anordnung und Lage
der Ringabschnitte 13a, 14a im eingebauten Zustand erfährt die Gleitlager
buchse 12 eine Stützlagerung an den Bauteilen, die der Gleitlagerbuchse 12
benachbart sind. Die Anordnung der Ringabschnitte 13a, 14a sieht vor, dass
die konische Außenkontur der Gleitlagerbuchse 12 so an der Kegelbohrung 4
des Gehäuses 5 abgestützt ist, dass sich beidseitig ein Überstandsmaß "S1; S2"
einstellt. Axial beabstandet von der Abstützfläche der Gleitlagerbuchse 12 an
der Kegelbohrung 4 sind die Ringabschnitte 13a, 14a der Gleitlagerbuchse 12
in zylindrischen Aufnahmen des Gehäuses 5 geführt. Eine von dem Zugmittel
trieb ausgehende, über den Spannarm 6 in die Spannvorrichtung 1 eingeleitete
Radialkraft "F" wird über die Ringabschnitte 13a, 14a der Gleitlagerbuchse 12
in das Gehäuse 5 übertragen. Der Reibkonus 11, die Abstützfläche der Gleitla
gerbuchse 12 an der Kegelbohrung 4 bzw. an der kegeligen Achse 3 bleibt
dabei von der Radialkraft "F" unberücksichtigt. Im Vergleich zu der Gleitlager
buchse 2 gemäß Fig. 1 stellt sich bei der erfindungsgemäßen Gleitlagerbuch
se 12 kein Kantentrag an den Endzonen des Reibkonus 11 der Gleitlagerbuchse
12 ein. Die zylindrischen Ringabschnitte 13a, 14a gewährleisten eine siche
re Führung der Gleitlagerbuchse 12 und einen wirksamen Schutz gegenüber
einem Verkippen. Gleichzeitig wird ein erhöhter Verschleiß durch einen Kan
tentrag vermieden. Folglich verbessert die erfindungsgemäße Gleitlagerbuchse
12 die Lebensdauer der gesamten Spannvorrichtung 1.
Die konstruktive Gestaltung der Gleitlagerbuchse 12 umfasst zur Sicherstellung
der definierten Anlage der Gleitlagerbuchse 12 an der Kegelbohrung 4 ver
schiedene Maßnahmen. Der radial kleinste Ringabschnitt 13 erstreckt sich
soweit, dass sich in der Einbaulage der Gleitlagerbuchse 12 das Überstands
maß, "S1" einstellt. Dieses Maß definiert einen Abstand zwischen einer Stufe 15
der Gleitlagerbuchse 12 und einem Übergang 16 zwischen dem zylindrischen
Abschnitt des Gehäuses 5 und der sich daran anschließenden Kegelbohrung
4. Der radial größte Ringabschnitt 14 bildet am freien Ende außenseitig einen
Kragen 17, über den die Gleitlagerbuchse 12 an der zylindrischen Wandung
des Gehäuses 5 abgestützt ist. In Richtung des Reibkonus 11 zeigend bildet
der Kragen 17 einen radial nach innen verlaufenden Absatz 19 zu einer zylin
drischen Mantelfläche 20, an die sich der Reibkonus 11 der Gleitlagerbuchse
12 anschließt. Die radiale Höhe des Absatzes 19, der den radialen Abstand
zwischen der Mantelfläche 20 und dem zylindrischen Abschnitt des Gehäuses
5 bestimmt, ist so gewählt, dass sich in der Einbaulage der Gleitlagerbuchse
12 das Überstandsmaß "S2" zwischen dem Übergang 18 und dem Ende der
Mantelfläche 20 einstellt. Zwischen der kegeligen Achse 3 und der Gleitlager
buchse 12 ist im Bereich des Kragens 17 eine Verdrehsicherung 21 vorgese
hen. Dazu ist die kegelige Achse 3 mit einer Längsnut 23 versehen, in die eine
einstückig mit dem Ringabschnitt 14 der Gleitlagerbuchse 12 versehene Füh
rungsnase 24 formschlüssig eingreift. Die Verdrehsicherung 21 gewährleistet
definierte Reibungspartner, d. h. eine definierte Reibfläche. Danach stellt sich
bei einer Relativverdrehung zwischen der kegeligen Achse 3 und dem Gehäu
se 5 eine Reibfläche zwischen der äußeren Mantelfläche des Reibkonus 11
und der Kegelbohrung 4 ein.
Die Fig. 2 zeigt die Gleitlagerbuchse 22 im eingebauten Zustand. Der Aufbau
dieser Gleitlagerbuchse 22 gewährleistet eine Lagefixierung an dem Gehäuse
5. Bei einer Verdrehung der kegeligen Achse 3 wird dabei die radial innere
Kegelfläche der Gleitlagerbuchse 22 beaufschlagt, die sich auf der Mantelflä
che der kegeligen Achse 3 abstützt. Dazu ist zwischen dem Gehäuse und der
Gleitlagerbuchse 22 die Verdrehsicherung 25 vorgesehen, bei der die einstüc
kig mit der Gleitlagerbuchse 22 verbundene Führungsnase 26 in der Längsnut
27 des Gehäuses 5 geführt ist. Axial versetzt zum Reibkonus 11 ist die Gleitla
gerbuchse 22 ebenfalls an beiden Stirnseiten mit axial vorstehenden Ringab
schnitten 13b, 14b versehen.
Aufgrund der abweichenden Reibpartner im Vergleich zu der Fig. 1 - die
Reibfläche stellt sich gemäß Fig. 2 zwischen der kegeligen Achse 3 und der
Innenwandung des Reibkonus 11 der Gleitlagerbuchse 22 ein - sind die
Ringabschnitte 13b, 14b entsprechend gestaltet. Der Ringabschnitt 13b besitzt
innenseitig einen Kragen 28, der sich auf der zylindrischen Mantelfläche des
Bolzens 7 abstützt. Zum Reibkonus 11 zeigend schließt sich an den Kragen 28
ein Absatz 29 an, der sich bis zur Innenwandung 30 des Ringabschnitts 13b
erstreckt. Wie der Fig. 2 zu entnehmen ist, ergibt auch diese Gestaltung des
Ringabschnitts 13b ein Überstandsmaß "S1" zwischen dem Übergang 16 an der
kegeligen Achse 3 und dem Ende der zylindrischen Innenwandung 30. Der
radial größere Ringabschnitt 14b bildet innenseitig die Stufe 31, die im einge
bauten Zustand der Gleitlagerbuchse 22 axial versetzt zum Übergang 18 an
geordnet ist und damit das Überstandsmaß "S2" bildet.
1
Spannvorrichtung
2
Gleitlagerbuchse
3
kegelige Achse
4
Kegelbohrung
5
Gehäuse
6
Spannarm
7
Bolzen
8
Ringflansch
9
Spreizfeder
10
Spannrolle
11
Reibkonus
12
Gleitlagerbuchse
13
a Ringabschnitt
13
b Ringabschnitt
14
a Ringabschnitt
14
b Ringabschnitt
15
Stufe
16
Übergang
17
Kragen
18
Übergang
19
Absatz
20
Mantelfläche
21
Verdrehsicherung
22
Gleitlagerbuchse
23
Längsnut
24
Führungsnase
25
Verdrehsicherung
26
Führungsnase
27
Längsnut
28
Kragen
29
Absatz
30
Innenwandung
31
Stufe
S1
S1
Überstandsmaß
S2
S2
Überstandsmaß
Claims (13)
1. Spannvorrichtung zum Spannen eines Zugmitteltriebs, mit einem dreh
bar an einem ortsfesten Gehäuse (5) gelagerten, über eine Spannrolle
(10) federnd an dem Zugmitteltrieb abgestützten Spannarm (6), wobei
eine zwischen dem Gehäuse (5) und dem Spannarm (6), an einer Ke
gelbohrung (4) und an einer kegeligen Achse (3) geführte Gleitlager
buchse (2, 12, 22) einen Reibkonus (11) bildet, dadurch gekennzeich
net, dass sich an beiden Stirnseiten der Gleitlagerbuchse (12, 22) ein
zylindrisch gestalteter, axial vorstehender Ringabschnitt (13a, 13b; 14a,
14b) anschließt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in einer
Einbaulage der Gleitlagerbuchse (2, 22), die Ringabschnitte (13a, 13b;
14a, 14b) über deren gesamte Längserstreckung sowohl an der Innen
seite als auch an der Außenseite an der kegeligen Achse (3) oder der
Kegelbohrung (4) abgestützt sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die
Ringabschnitte (13a, 13b; 14a, 14b) eine Wandstärke aufweisen, die
sich von einem konischen Bereich der Gleitlagerbuchse (12, 22), dem
Reibkonus (11) unterscheiden.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich die
Wandstärke des radial größten Ringabschnitts (14a) von der Wand
stärke des radial kleinsten Ringabschnitts (13a) unterscheidet (Fig. 1).
5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine
Längserstreckung der Kegelbohrung (4) eine Längserstreckung des
Reibkonus (11) der Gleitlagerbuchse (12) übertrifft (Fig. 1).
6. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Länge des
Reibkonus (11), die eine Längserstreckung der kegeligen Achse (3)
übertrifft (Fig. 2).
7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass in
der Einbaulage sich beidseitig des Reibkonus (11) der Gleitlagerbuchse
(12; 22) ein Überstandsmaß (S1; S2) an der Kegelbohrung (4) oder an
der kegeligen Achse (3) einstellt (Fig. 1, Fig. 2).
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch eine versetzte,
außermittige Einbaulage der Gleitlagerbuchse (12, 22) an der Kegelboh
rung (4) oder der kegeligen Achse (3), entgegen einer Verschließrich
tung der Gleitlagerbuchse (12, 22).
9. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die
Gleitlagerbuchse (12) mittels einer Verdrehsicherung (21) an der kegeli
gen Achse (3) drehfixiert ist (Fig. 1).
10. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der
Einbaulage die Gleitlagerbuchse (22) über eine Verdrehsicherung (25)
mit dem Gehäuse (5) verbunden ist (Fig. 2).
11. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der radi
al größere Ringabschnitt (14a) außenseitig über einen Kragen (17) am
Gehäuse (5) abgestützt ist (Fig. 1).
12. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der radi
al kleinste Ringabschnitt (13a, 13b) innenseitig einen Kragen (28) bildet,
über den die Gleitlagerbuchse (22) abgestützt ist (Fig. 2).
13. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass
zur Bildung der Verdrehsicherung (21, 25) die Gleitlagerbuchse (12, 22)
zumindest eine radial nach außen gerichtete Führungsnase (24, 26)
aufweist, die formschlüssig in eine Längsnut (23, 27) des Gehäuses (5)
eingreift.
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