DE3854613T2

DE3854613T2 - Riemenspannvorrichtung mit lösbarem Riemenspannungsdämpfer.

Info

Publication number: DE3854613T2
Application number: DE3854613T
Authority: DE
Inventors: Jacek Komorowski
Original assignee: TESMA HOLDINGS Inc; Ontario Inc; Litens Automotive Inc
Current assignee: TESMA HOLDINGS Inc; Ontario Inc; Litens Automotive Inc
Priority date: 1987-08-28
Filing date: 1988-08-18
Publication date: 1996-04-04
Anticipated expiration: 2008-08-19
Also published as: ES2078219T3; DE3854613D1; EP0306180B1; EP0306180B2; US4824421A; DE3854613T3; EP0306180A2; KR960015234B1; KR890004107A; USRE34543E; CA1304605C; EP0306180A3; MX165898B; BR8804371A; ES2078219T5; JP2846884B2; JPS6458846A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Riemenspanner und insbesondere auf Riemenspanner des Typs, wie er in Serpentinenriemensystemen und Zahnriemensystemen von Kraftfahrzeugmotoren verwendet wird.
Ein typischer Riemenspanner weist eine feste Struktur, eine schwenkbare Struktur, an der festen Struktur durch ein Schwenklager für eine Schwenkbewegung um eine Schwenkachse angebracht, und eine Riemenspannrolle, auf der schwenkbaren Struktur durch ein Drehlager für eine Drehbewegung um eine Drehachse parallel zur Schwenkachse angebracht, auf. Eine Torsionsfeder ist für das elastische Vorspannen der schwenkbaren Struktur vorgesehen, um sie aus einer ersten Grenzposition, die einer Position mit lose aufgelegten Riemen entspricht, in eine zweite Position zu schwenken, in der der Riemen angreift und gespannt ist. Die Tcrsionsfeder bringt ein Drehmoment auf die schwenkbare Struktur auf, das bei gespanntem Riemen gleich und entgegengesetzt einem Riemenbelastungs-Drehmoment ist. Das Federdrehmoment verringert sich, wenn die schwenkbare Struktur sich aus ihrer ersten Stellung in ihre zweite Stellung bewegt und das gilt auch für das Riemenbelastungs-Drehmoment. Während sich das Riemenbelastungs- Drehmoment über den vorgesehenen Bewegungsbereich verringert, ist es doch erwünscht, daß die Riemenbelastungskraft und damit die Riemenspannung über den vorgesehenen Bewegungsbereich relativ konstant gehalten wird. Die Riemenscheibe ist in bezug auf den Riemen so angeordnet, daß sich der Hebelarm, über den die Riemenbelastungskraft wirkt, so verringert, wenn sich die schwenkbare Struktur von der ersten Stellung in die zweite Stellung bewegt, daß die statische Riemenbelastungskraft im wesent- lichen konstant bleibt. Auf diese Weise wirkt der Riemenspanner so, daß er eine konstante statische Riemenspannung über einen Bewegungsbereich, der den Riemenverschleiß und die Riemendehnung ausgleichen kann, aufrechterhält.
Wenn der Riemen bewegt wird, ändert sich die dynamische Riemenbelastungskraft, die auf die Riemenspannrolle wirkt, gegenüber der statischen Belastungskraft, woraus sich Bewegungen aus der statischen Gleichgewichtsposition heraus ergeben, denen entweder durch das von der Feder aufgebrachte Drehmoment entgegengewirkt wird oder die durch dieses Drehmoment bewirkt werden. Wenn diese elastische Bewegung ohne Steuerung vor sich gehen kann, kann sich daraus eine resonante Schwingungsbewegung der Riemenscheibe mit verhängnisvvollen Folgen ergeben. Eine solche Steuerung wurde bisher erzielt, indem ein separater Mechanismus vorgesehen wurde, der einen ausreichenden Widerstand gegenüber der Struktur sichert, um deren Bewegungen zu dämpfen und dadurch eine Beschädigung durch die resonanten Schwingungsbewegungen zu verhindern.
Ein Riemenspanner, der einen solchen separaten Dämpfungsmechanismus verkörpert und der bei kommerziellen Kraftfahrzeugen umfassend zur Anwendung kommt, wird im US-Patent Nr. 4,473,362 offenbart. Der Dämpfungsmechanismus, der den erforderlichen Widerstand gegenüber dem Schwenken gewährleistet, funktioniert nach dem Prinzip der Ausnutzung der Oberflächengleitreibung als Mittel zur Erzeugung des Dämpfungswiderstandes. Die Größe des Widerstandes ist eine Funktion der Kräfte, die den Druck zwischen den Flächen erzeugen, die die Gleitreibung gewährleisten, des Reibungskoeffizienten der Oberfläche und der radialen Entfernung von der Schwenkachse bis zu den Reibungsoberflächen. Da das durch die Feder erzeugte Drehmoment sich verringert, wenn sich die position der schwenkbaren Struktur der zweiten Stellung nähert, um eine optimale Dämpfung zu sichern, wird es als vorteilhaft angesehen, den Dämpfungsdrehmoment-Widerstand gleichermaßen zu verändern. Die sich ergebende proportionale Dämpfung, wie sie im o.g. Patent offenbart wird, wird durch das Vorsehen einer Federlagerung erzielt, die eine Komponente der Federkraft über die Gleitflächen aufbringt. Auf diese Weise ändert sich der Druck zwischen den Oberflächen in gleicher Weise wie der Federdruck und, da der Reibungskoeffizient und der Hebelarm ansonsten konstant sind, ist der Dämpfungsdrehmoment-Widerstand dem Federdruck-Drehmoment proportional.
Eine proportionale Dämpfung nach den Prinzipien, wie sie im US- Patent Nr. 4,473,362 aufgezeigt werden, hat den deutlichen Vorteil, daß die Dämpfung über den gesamten Betriebsbereich der Riemenscheibe maximiert werden könnte, ohne daß Verklemmungen auftreten, wenn die Betriebsstellung der Riemenscheibe die zweite Stellung erreicht. Ein Nachteil der separaten proprtionalen Dämpfung ist, daß der Widerstand gegenüber der Schwenkbewegung oder dem Dämpfungsdrehmoment mit im wesentlichen gleicher Größe in beide Richtungen der Schwenkbewegung wirkt. Da die Schwenkbewegung in Richtung zur zweiten Stellung als Folge des Federdrehmomentes erfolgt, sind der Widerstand oder das Dämpfungsdrehmoment daher auf einen Wert unter dem Federdrehmoment in einem Ausmaß zu begrenzen, das notwendig ist, um Vergrößerungen des Reibungskoeffizienten auszugleichen, die infolge atmosphärischer Bedingungen auftreten, um eine Verklemmung zu verhindern. Somit tritt eine wesentliche Riemenscheibenbewegung während des Betriebes auf, selbst wenn eine solche Bewegung hinreichend gesteuert ist. Die Gleitreibung, die während einer solchen Bewegung auftritt, hat auch Verschleiß zur Folge. Daher könnte eine längere Lebensdauer gesichert werden, wenn die Größe der Betriebsbewegung begrenzt werden könnte.
Die Dämpfungseinrichtung, die in der früheren Patentanmeldung des Anmelders EP-A-0294919, veröffentlicht am 14. Dezember 1988 (Äquivalent zu US-A-4,725,260, veröffentlicht am 16. Februar 1988), offenbart wurde, stellt eine Bemühung dar, eine geringere Betriebsbewegung zu erreichen. Das Prinzip zur Erreichung dieses Ergebnisses, das in der vorher genannten Patentanmeldung EP-A- 0294919 offenbart ist, besteht darin, den Druck zwischen den Gleitreibungs-Dämpfungsflächen so aufzubringen, daß in eine Richtung der Bewegung eine größere Klemmwirkung oder ein größerer Druck aufgebracht wird als in die andere. Genauer gesagt, stellt der Mechanismus zur Ausführung des Prinzips eine Bandbremse dar. In einer Ausführung war die Bandbremse in Reihe mit der Torsionsfeder angebracht, so daß eine proportionale Dämpfung vorhanden war, wenn die Bewegung auftrat. In einer zweiten Ausführung ist die Bandbremse mittels einer getrennten Feder angebracht, die es gestattete, die durch den Motorbetrieb und die Riemenbewegung hervorgerufenen dynamischen Schwingungen zu nutzen, um die Klemmwirkung unter dynamischen Belastungsbedingungen freizugeben.
Bei bekannten Riemenspannern wurde erkannt, daß die Reaktionskraft, die über das Schwenklager wirkt, um die auf die Riemenspannrolle wirkende Riemenbelastungskraft aufzunehmen, der Schwenkbewegung einen gewissen Widerstand entgegensetzt. In der Vergangenheit bemühte man sich jedoch darum, das Schwenklager im Durchmesser klein zu halten und Lager aus Antifriktionsmaterial zu verwenden, um den Verschleiß so gering wie möglich zu halten und eine hohe Lebensdauer des Lagers zu sichern. Daher war der entstehende Widerstand im Vergleich zu der für eine wirksame Dämpfung erforderlichen Widerstandsgröße unbedeutend. Die Notwendigkeit, einen separaten Mechanismus zu verwenden, der den erforderlichen dominierenden Dämpfungswiderstand zur Verfügung stellt, führte zu einer Komplizierung und zu Kosten, die besser zu vermeiden wären.
In US-A-4,473,362 ist eine Einrichtung offenbart, bestehend aus einer Verbrennungskraftmaschine einschließlich eines Maschinenrahmens, der Vibrationskräften ausgesetzt ist, die vom Betrieb der Verbrennungskraftmaschine herrühren; einer Anzahl von Wellen, die für eine Drehbewegung um parallele Achsen, die in bezug auf den Maschinenrahmen feststehen, montiert sind; einer Anzahl von Riemenscheiben, die an der Anzahl von Wellen befestigt sind; wobei eine Welle der Anzahl von Wellen eine Ausgangswelle der Verbrennungskraftmaschine darstellt; einem endlosen, flexiblen Riemen einer Größe, daß er lose über die Anzahl der Riemenscheiben aufziehbar ist; und einem Riemenspanner; wobei der Riemenspanner aufweist: eine an dem Maschinenrahmen montierte feste Struktur; eine schwenkbare Struktur; eine Riemenspannrolle, die an der schwenkbaren Struktur für eine Drehbewegung um eine Drehachse montiert ist; wobei die schwenkbare Struktur an der festen Struktur für eine Schwenkbewegung um eine feste Schwenkachse parallel zu der Drehachse zwischen einer ersten Position und einer zweiten Position montiert ist; eine Federeinrichtung zum elastischen Vorspannen der schwenkbaren Struktur in eine Richtung auf die zweite Position zu mit einem Federdrehmoment, das sich ändert, wenn sich die Position der schwenkbaren Struktur der zweiten Position nähert, so daß die Riemenspannrolle in spannendem Angriff an dem Riemen in eine zwischenliegende Betriebsposition im statischen Gleichgewicht vorgespannt ist, in der das Federdrehmoment gleich und entgegengesetzt einem Riemenbelastungs-Drehmoment ist, das sich mit der Variation des Federdrehmomentes ändert, wenn sich die zwischenliegende Betriebsposition infolge einer Riemenverlängerung der zweiten Position nähert, indem die Riemenbelastungskraft generell konstant gehalten und der Hebelarmabstand zu der Schwenkachse, durch den die Riemenbelastungskraft wirkt, variiert wird; und eine Einrichtung zum Dämpfen der Schwenkbewegungen der schwenkbaren Struktur als ein Ergebnis von dynamischen Riemenbelastungskräften, die gegenüber der generell konstanten Riemenbelastungskraft variieren, wenn sich der Riemen bewegt, wobei die Dämpfungseinrichtung eine Gleitreibungs-Oberflächeneinrichtung aufweist.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine solche Anordnung dadurch gekennzeichnet, daß die Gleitreibungs-Oberflächeneinrichtung eingerichtet ist einen Dämpfungsdrehmoment-Widerstand zu etablieren, der ausreicht, die Schwenkbewegungen der schwenkbaren Struktur einzuschränken, und zwar auf Grund des Angriffsdrucks der Gleitreibungs-Oberflächeneinrichtung und der wechselseitigen Angriffsposition der Gleitreibungs-Oberflächeneinrichtung relativ zu der Schwenkachse, in einem solchen Ausmaß, daß Bewegungen in Antwort auf dynamische Änderungen in der Riemenbe- lastungskraft innerhalb eines Bereiches von Änderungen verhindert werden; wobei die Dämpfungseinrichtung in Reaktion auf Vibrationskräfte betriebsfähig ist, sofort den Dämpfungsdrehmoment-Widerstand auf einen Pegel freizugeben, der instantane Schwenkbewegungen in Antwort auf dynamische Änderungen in der Riemenbelastungskraft erlaubt, was sonst durch die Gleitreibungs-Oberflächeneinrichtung als innerhalb des Bereiches der Änderungen liegend verhindert würde; wobei sich der Bereich der Riemenbelastungskraft-Änderungen von der generell konstanten Riemenbelastungskraft zu einem positiven Ausmaß, wobei die Riemenbelastungskraft ansteigt, und zu einem negativen Ausmaß, wobei die Riemenbelastungskraft abnimmt, erstreckt.
Gemäß der vorliegende Erfindung ist ferner vorgesehen in einem Riemenspanner, der aufweist: eine feste Struktur, die an einem Maschinenrahmen einer Verbrennungskraftmaschine montiert ist; eine schwenkbare Struktur; eine Riemenspannrolle, die an der schwenkbaren Struktur für eine Drehbewegung um eine Drehachse montiert ist, wobei die schwenkbare Struktur an der festen Struktur für eine Schwenkbewegung um eine feste Schwenkachse parallel zu der Drehachse zwischen einer ersten Position und einer zweiten Position montiert ist; eine Federeinrichtung zum elastischen Vorspannen der schwenkbaren Struktur in einer Richtung auf die zweite Position zu, mit einem Federdrehmoment, das sich ändert, wenn sich die Position der schwenkbaren Struktur der zweiten Position nähert, so daß die Riemenspannrolle in eine zwischenliegende Betriebsposition im statischen Gleichgewicht vorgespannt ist, wenn sie in spannendem Angriff mit einem lose gezogenen endlosen, flexiblen Riemen der Verbrennungskraftmaschine steht, wobei das Federdrehmoment gleich und entgegengesetzt einem Riemenbelastungs-Drehmoment ist, das sich mit der Variation des Federdrehmomentes ändert, wenn sich die zwischenliegende Betriebsposition infolge einer Riemenverlängerung der zweiten Position nähert, indem die Riemenbelastungskraft generell konstant gehalten und der Hebelarmabstand zu der Schwenkachse, durch den die Riemenbelastungskraft wirkt, variiert wird; und eine Einrichtung zum Dämpfen der Schwenkbewegungen der schwenkbaren Struktur als Ergebnis von dynamischen Riemenbelastungskräften, die gegenüber der generell konstanten Riemenbelastungskraft variieren, wenn sich der Riemen bewegt, wobei die Dämpfungseinrichtung eine Gleitreibungs-Oberflächeneeinrichtung aufweist; die Verwendung von Vibrationskräften zum Zwecke des instantanen Auslösens des Dämpfungsdrehmoment-Widerstandes, der durch die Gleitreibungs-Oberflächeneinrichtung eingerichtet ist, auf einen Pegel, der instantane Schwenkbewegungen der schwenkbaren Struktur in Reaktion auf dynamische Änderungen der Riemenbelastungskraft erlaubt, was sonst durch die Gleitreibungs-Oberflächeneinrichtung als innerhalb eines Bereiches von Änderungen der Riemenbelastungskraft liegend verhindert würde, für den in wesenheit von Vibrationskräften der Dämpfungsdrehmoment-Widerstand ausreichend ist, um die Schwenkbewegungen der schwenkbaren Struktur einzuschränken, und zwar auf Grund des wechselseitigen Angriffsdruckes der Gleitreibungs-Oberflächeneinrichtung und der wechselseitigen Angriffslage der Gleitreibungs-Oberflächeneinrichtung in bezug auf die Schwenkachse der schwenkbaren Struktur.
Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, einen Riemenspanner zur Verfügung zu stellen, der alle Vorteile des Riemen-Brems- Riemenspanners erzielt, gleichzeitig unkompliziert ist und den Kostenfaktor, der durch den separaten Dämpfungsmechanismus verursacht wird, wegfallen läßt. Gemäß einigen Einrichtungen der vorliegenden Erfindung wird dieses Ziel durch das Vorsehen eines Riemenspanners erreicht, der miteinander im Angriff stehende Oberflächen, bogenförmig um eine feste Schwenkachse parallel zu der Drehachse der Riemenscheibe so vorsieht, daß sie sich in bezug zueinander verschieben und die Schwenkbewegungen der schwenkbaren Struktur in bezug auf die feste Struktur zwischen der ersten Stellung, in der die Riemenscheibe transversal ausgerichtet mit einem lose aufgelegten Riemen liegt, und der zweiten Position definieren. Vorzugsweise ist die Feder in bezug auf die schwenkbare Struktur so angeordnet, daß das sich ergebende Federdrehmoment in radialer Richtung in bezug auf die Schwenkachse ausgeglichen ist. Darüberhinaus ist die Position der Schwenkachse und der Drehachse in bezug auf die Angriffsposition der Riemenscheibe mit dem Riemen, wenn sich der Riemenspanner in Betrieb befindet, so, daß der Riemenbelastungskraft, die auf die schwenkbare Struktur übertragen wird, eine Reaktionskraft in der festen Struktur entgegenwirkt, wodurch die sich im Angriff befindlichen Oberflächen zusammengedrückt werden, so daß sie einen Dämpfungsdrehmoment-Widerstand etablieren, der eine Funktion der festen Entfernung zwischen den sich bogenförmig gegenseitig im Angriff befindlichen Oberflächen und der Schwenkachse, des Reibungskoeffizienten bezogen auf die Materialien, die die gegenseitig im Angriff stehenden Oberflächen bilden und der Größe der Riemenbelastungs- und der Reaktionskräfte ist. Schließlich weisen die Materialien, die die sich gegenseitig im Angriff befindlichen Oberflächen bilden, einen solchen projektierten statischen Reibungskoeffizienten auf, daß die Schwenkbewegungen der schwenkbaren Struktur (1) in einer Richtung zur ersten Position hin infolge des Riemenbelastungsdrehmomentes im Ergebnis der dynamischen Zunahmen der Riemenbelastungskräfte und (2) in einer Richtung zur zweiten Position hin infolge des Federdrehmomentes im Ergebnis der dynamischen Verringerungen der Riemenbelastungskraft, solange verhindert werden, wie die Oberflächen in bezug zueinander unbeweglich bleiben und die Reaktionskraft eine Größe oberhalb des vorbestimmten Prozentsatzes der konstanten Riemenbelastungskraft aufweist, wobei die Einrichtung so gestaltet ist, daß die Vibrationskräfte unabhängig von den dynamischen Riemenbelastungskräften instantan den Dämpfungsdrehmoment-Widerstand freisetzen, entweder durch das Bewegen der Oberflächen, so daß der Reibungswiderstrand verringert wird, weil die Funktion des Reibungswiderstandes von einer statischen Funktion in eine dynamische Funktion übergeht, oder durch Verringerung der Reaktionskraft oder durch beides, so daß instantane Schwenkbewegungen ermöglicht werden, die sonst verhindert werden würden.
Vorzugsweise werden die unabhängigen Vibrationskräfte, die den Dämpfungsdrehmoment-Widerstand freisetzen, von einem Kraftfahrzeug-Verbrennungsmotor erzeugt. Die Einrichtung ist in Reaktion auf die Vibrationskräfte betriebsfähig, denen der Maschinenrahmen ausgesetzt ist, um instantan den Dämpfungsdrehmoment-Widerstand auf einem Pegel auszulösen, der instantane Schwenkbewegungen in Reaktion auf dynamische Änderungen der Riemenbelastungskraft erlaubt, was sonst durch die Gleitreibungs-Oberflächen als innerhalb des Änderungsbereiches liegend verhindert werden würde.
Ein Vorteil, der ein Ergebnis des Anwachsens der Größe des Schwenklagers ist, ist der, daß das Lager groß genug gestaltet werden kann, um das Drehlager zu umgeben, wodurch ermöglicht wird, daß der Riemenspanner axial leicht ausbalanciert werden kann. Axial ausbalancierte Einrichtungen sind bekannt, Beispiele dafur s:nd die US-Patente Nr. 4,077,272; 4,551,120 und 4,634,407. Bei allen diesen bekannten Einrichtungen ist jedoch das Drehlager größer als das Schwenklager. Traditionell ist das Drehlager eine Kugellageranordnung, die die Kosten wesentlich erhöht, wenn die Lagergröße ansteigt. Dagegen ist das Schwenklager traditionell ein Gleitlager, dessen Kosten mit steigender Größe nicht in gleichem Maße ansteigen, wie bei einem Kugellager. Somit wird gemäß einigen Einrichtungen der vorliegenden Erfindung ein Riemenspanner zur Verfügung gestellt mit einer festen Struktur, die einen festen Schwenklagerabschnitt aufweist, der eine feste Schwenklagerfläche besitzt, die bogenförmig um eine feste Schwenkachse angeordnet ist. Der feste Schwenklagerabschnitt erstreckt sich in auskragender Weise in eine axiale Richtung. Die schwenkbare Struktur schließt einen beweglichen Schwenklagerabschnitt ein mit einer beweglichen Schwenklagerfläche, die in axial überlappter gegenüberliegender Stellung in bezug auf die feste Schwenklagerfläche angeordnet ist und einen ringförmigen Schwenklagerabschnitt, der eine Drehachse parallel zu der Schwenkachse bildet. Die Riemenscheibe weist eine sich radial erstreckende Wand auf, eine ringförmige Angriffswand für den Riemen konzentrisch zur Drehachse und sich axial in auskragender Weise in einer axialen Richtung entgegengesetzt zur einen axialen Richtung von einem äußeren Abschnitt der sich radial erstreckenden Wand erstreckend und einen ringförmigen Drehlagerabschnitt konzentrisch zur Drehachse und sich axial in auskragender Weise in die entgegengesetzte Richtung und in axial überlappter Stellung in bezug auf den Schwenklagerabschnitt von einem inneren Abschnitt der sich radial erstreckenden Wand erstreckend. Das Drehlager zwischen den ringförmigen Lagerabschnitten befestigt die Riemenscheibe an der schwenkbaren Struktur für eine Drehbewegung um die Drehachse. Das Schwenklager zwischen den festen und beweglichen Schwenklagerflächen befestigt die schwenkbare Struktur an der festen Struktur für eine Schwenkbewegung um die feste Schwenkachse zwischen einer ersten Stellung, in der die Riemenscheibe transversal mit einem lose aufgelegten Riemen ausgerichtet sein kann, und einer zweiten Stellung. Das Schwenklager weist äußere und innere Lagerflächen auf, die mit den festen und beweglichen Schwenklagerflächen angreifen, wobei die äußeren und inneren Lagerflächen in einer ringförmigen Ebene angeordnet sind, die die Drehlager- und die ringförmigen Lagerabschnitte umgeben. Die ringförmige Riemenangriffswand erstreckt sich in axial überlappter, umgebender Lage in bezug auf das Schwenklager und das Drehlager, so daß die Riemenbelastungskraft, die auf die Riemenscheibe wirkt, über die Drehlagereinrichtungen auf die schwenkbare Struktur übertragen wird, um eine Riemenbelastungskraft in der schwenkbaren Struktur zu erzeugen, der eine gleiche und entgegengesetzte Reaktionskraft in der festen Struktur entgegenwirkt, die auf die Schwenklagereinrichtungen in axial ausbalancierter Weise übertragen wird.
Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Riemenspanner des beschriebenen Typs zur Verfügung zu stellen, der einfach in der Konstruktion, effektiv im Betrieb und wirtschaftlich in der Herstellung ist.
Diese und andere Aufgaben der vorliegenden Erfindung werden durch die folgende ausführliche Beschreibung und die beigefügten Patentansprüche deutlicher.
Ausführungen der Erfindung werden nun in Form eines Beispiels unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben.
Die Zeichnungen bedeuten:
Fig. 1 ist eine Vorderansicht eines Kraftfahrzeug-Verbrennungsmotors mit einem Serpentinenriemensystem mit einem Riemenspanner, der die Prinzipien der vorliegenden Erfindung verkörpert;
Fig. 2 ist ein vergrößerter Teilschnitt entlang der Linie 2-2 von Fig. 1;
Fig. 3 ist ein vergrößerter Teilschnitt entlang der Linie 3-3 von Fig. 2;
Fig. 4 ist ein Schnitt entlang der Linie 4-4 von Fig. 2;
Fig. 5 ist eine Teil-Vorderansicht, die einen Teil eines Kraftfahrzeug-Verbrennungsmotors mit einer Zahnriemenanordnung mit einem Riemenspanner darstellt, der die Prinzipien der vorliegenden Erfindung verkörpert;
Fig. 6 ist eine Seitenansicht des in Fig. 2 bis 4 dargestellten Riemenspanners mit weggelassenen Teilen, um eine modifizierte Form eines Auslösungsmechanismus für den Dämpfungsdrehmoent- Widerstand aufzuzeigen.
Ausführlicher auf die Zeichnungen bezugnehmend, ist in Fig. 1 ein Kraftfahrzeug-Verbrennungsmotor, generell mit 10 bezeichnet dargestellt, der einen Motorrahmen 12 und eine Ausgangswelle 14 aufweist. An der Ausgangswelle 14 ist eine Antriebsriemenscheibe 16 befestigt, die einen Teil eines Serpentinenriemensystems bildet, generell mit 18 bezeichnet. Der Riemen 20 ist ein dünner, flexibler Riemen, wie z.B. ein Poly-Keilriemen. Der Riemen 20 ist um die Antriebsriemenscheibe 16 und eine Anzahl von weiteren Riemenscheiben 22, 24, 26, 28 und 30 gezogen, wobei jede dieser Riemenscheiben an den jeweiligen Wellen 32, 34, 36, 38 und 40 befestigt ist. Die Wellen dienen zum Betrieb verschiedener Motorzubehöreinrichtungen. So treibt zum Beispiel die Welle 32 eine Servolenkung, die Welle 34 einen Wasserpumpe des Motors, die Welle 36 eine Luftpumpe des Typs, wie sie im Umweltschutzsystem des Motors verwendet wird, die Welle 38 einen Elektrogenerator des Motors und die Welle 40 einen Kompressor des Klimasystems für das Kraftfahrzeug, das den Motor 10 verwendet.
Es wird angenommen, daß der Verbrennungsmotor 10 von jeder bekannten Bauart sein kann. Gemäß der üblichen Praxis überträgt der Betrieb des Motors Vibrationskräfte auf den Motorrahmen 12. Alle Zubehöreinrichtungen sind am Motorrahmen 12 angebracht, so daß die Wellen um parallele Achsen drehen, die in bezug auf den Motorrahmen 12 fest sind und parallel zur Ausgangswelle 16 des Motors verlaufen. Der Riemen 20 wird durch einen Riemenspanner, generell mit 42 bezeichnet, gespannt, der die Prinzipien der vorliegenden Erfindung verkörpert. Der Rieinenspanner 42 ist ebenfalls am Motorrahmen 12 angebracht. Es wird angenommen, daß der Motorrahmen 12 auf dem Fahrgestell des Kraftfahrzeuges mittels geeigneter Stoßdämpfungseinrichtungen montiert ist, die dazu dienen die Vibrationskräfte, die durch den Betrieb des Verbrennungsmotors gegenüber dem Fahrzeugrahmen, jedoch nicht gegenüber dem Motorrahmen zu isolieren. Wie nachfolgend ausführlicher erläutert wird, werden die Vibrationskräfte, die durch den Betrieb des Verbrennungsmotors 10 erzeugt werden und denen der Motor ausgesetzt ist, auch auf den Riemenspanner 42 über dessen feste Halterung übertragen.
Wie gezeigt, weist die feste Halterung die Form einer Konsole 44 auf, die an einem Ende am Motorrahmen 12 und mit ihrem anderen Ende an einer festen Struktur, generell mit 46 bezeichnet, befestigt ist, wobei die feste Struktur 46 einen Teil des Riemenspanners 42 bildet. Wie am besten in Fig. 2 zu sehen ist, hat die feste Struktur 46 die Form eines bogenförmigen Bauteils, die einen zylindrischen Wandabschnitt 48 einschließt, der einen radialen Wandabschnitt 50 besitzt, der sich von seinem einen Ende radial nach außen erstreckt und einen Endwandabschnitt 52, der in der Mitte ausgespart und mit Löchern versehen ist, und sich von seinem entgegengesetzten Ende radial nach innen erstreckt. Ein ringförmiger Lagerwandabschnitt 54 von generell zylindrischer Form erstreckt sich in auskragender Weise vom äußeren Umfang des radialen Wandabschnittes 50 radial nach außen. Der Lagerabschnitt 54 schließt eine innere zylindrische Lagerfläche 56 ein, die sich mit einer äußeren peripheren Lagerfläche 58 eines Gleitlagers 60 im Eingriff befindet.
Wie gezeigt, weist das Gleitlager 60 einen hinteren, sich radial nach innen erstreckenden Flansch 62 auf, der sich mit der angrenzenden Oberfläche des radialen Wandabschnittes 50 der festen Struktur 46 im Eingriff befindet. Das Gleitlager 60 hat weiterhin eine innere periphere Lagerfläche 64, die sich mit einer äußeren zylindrischen Lagerfläche 66 einer schwenkbaren Struktur, die generell mit 68 bezeichnet ist, im Eingriff befindet. Es wird angenommen, daß die Flächen des Gleitlagers 60 gemäß den Ausführungen im vorher erwähnten EP-A-0294919 hinterdreht sein können. Darüber hinaus wird angenommen, daß, obwohl es vorgezogen wird, daß die Flächen 66 und 64 gleitend und die Flächen 56 und 58 fest sind, die gleitende und feste Beziehung umgekehrt werden kann oder beide gleitend sein können.
Die schwenkbare Struktur 68 besteht generell aus einem ringförmigen Bauteil 70 mit einem Schaft 72, der sich von einem seiner Enden nach hinten erstreckt. Das Ende des Schaftes 72 weist einen verringerten Durchmesser auf und ist mit einem Gewinde versehen, um eine Sicherungsmutter 74 aufnehmen zu können. Die Sicherungsmutter 74 dient dem Eingriff mit einer starren Unterlegscheibe 76, die sich wiederum mit einer ringförmigen Unterlegscheibe 78 aus flexiblem Material wie zum Beispiel Zytel oder ähnlichem im Eingriff befindet. Die ringförmige Unterlegscheibe 78 dient der Aufrechterhaltung der axialen Ausrichtung der schwenkbaren Struktur 68 mit der festen Struktur 46 in einer Vorwärtsrichtung, wogegen der Flansch 62 des Gleitlagers 60 die axiale Ausrichtung in der entgegengesetzten Richtung auf rechterhält. Es ist ersichtlich, daß durch die gleitende Schwenkbewegung der äußeren peripheren Lagerfläche 66 der schwenkbaren Struktur 68 mit der inneren peripheren Lagerfläche 64 des Gleitlagers 60, die schwenkbare Struktur in ihrem Schwenken in bezug auf die feste Struktur 46 um eine Schwenkachse 80 (in Fig. 2 durch die gestrichelten Linien gezeigt) eingeschränkt ist, die mit der Achse des Schaftes 72 übereinstimmt. Im vorderen Abschnitt der schwenkbaren Struktur 68 ist radial zur Schwenkachse 80 versetzt eine zylindrische Aussparung 82 ausgebildet, in der eine Kugellageranordnung 84 montiert ist. Die Kugellageranordnung 84 dient der drehbaren Anordnung eines abgestuften Nabenabschnittes 86 einer Riemenspannscheibe, die generell mit 88 bezeichnet ist, für die Drehbewegung um eine Drehachse 90 (in Fig. 2 durch gestrichelte Linien dargestellt), die parallel zur Schwenkachse 80 verläuft. Wie am besten in Fig. 2 zu sehen ist, schließt die Riemenscheibe 88 auch eine kreisförmige Wand 92 ein, die konzentrisch zum und sich radial nach außen erstreckend vom Nabenabschnitt 86 ist und vor dem vorderen Ende der schwenkbaren Struktur 68 und dem äußeren Lagerabschnitt 54 der festen Struktur 46 angrenzend angeordnet ist. Sich in auskragender Weise von der äußeren Peripherie der kreisförmigen Radialwand 92 der Riemenscheibe 88 axial nach hinten erstreckend ist ein ringförmiger Wand- oder Randabschnitt 94 vorgesehen, den Riemen 20 in dem Serpentinenriemensystem 18 zum Angriff zu bringen. Es ist zu bemerken, daß der Randabschnitt 94 der Riemenscheibe 88 in axial überlappender und ringförmig umgebender Beziehung zum äußeren ringförmigen Lagerabschnitt 54 der festen Struktur und das Gleitlager 60 wiederum in axial überlappender und ringförmig umgebender Beziehung zur Kugellageranordnung 84 und die dadurch definierte Drehachse 80 angeordnet ist. Wie in Fig. 2 und 4 dargestellt, ist die schwenkbare Struktur 68 mit einem bogenförmigen Schlitz 96 an ihrem hinteren Abschnitt ausgeführt, in den sich ein Arretierstift 98 erstreckt, der in geeigneter Weise an der Haltekonsole 44 und dem radialen Wandabschnitt 50 der festen Struktur 46 befestigt ist. Der Eingriff des Stiftes 98 in den Schlitz 96 dient der Begrenzung der Schwenkbewegung der schwenkbaren Struktur 68 in bezug auf die feste Struktur 46 zwischen der ersten und der zweiten Position, die ein Bogenmaß von etwa 700 aufweist.
Gemäß der bekannten Praxis ist die schwenkbare Struktur 68 elastisch vorgespannt, um sich durch eine Torsions-Spiralfeder 100 in eine Richtung zur zweiten Position hin zu bewegen. Wie am besten in Fig. 2 dargestellt ist, ist die hintere Fläche der schwenkbaren Struktur 70 ausgespart, um ein Ende der Torsionsfeder 100 aufzunehmen, das nach oben gebogen ist, wie bei 102 angezeigt ist und das in einem Radialschlitz eingreift, der mit der Aussparung in Verbindung steht. Das entgegengesetzte Ende der Torsionsfeder ist, wie unter 104 dargestellt, nach oben gebogen, um in eine Öffnung einzugreifen, die im hinteren Ende des zylindrischen Wandabschnittes 48 ausgebildet ist.
Es ist ersichtlich, daß durch die Verbindung der Torsisonsfeder 100 zwischen der festen und der schwenkbaren Struktur die Feder eine Federkraft auf die schwenkbare Struktur ausübt, die progressiv abnimmt, wenn die schwenkbare Struktur in ihre zweite Position bewegt wird. Diese Federkraft wird über einen festen Hebelarm dauerhaft auf die schwenkbare Struktur aufgebracht, so daß ein Federdrehmoment etabliert wird, das gleichermaßen abnimmt, wenn sich die schwenkbare Struktur zu ihrer zweiten Position hin bewegt. Es ist zu bemerken, daß nur die gebogenen Enden 102 und 104 der Spiralfeder 100 die feste und die schwenkbare Struktur berühren, so daß die Radialkräfte der Feder in bezug auf die schwenkbare Struktur 68 ausbalanciert sind.
Der vordere Abschnitt der schwenkbaren Struktur 68 ist mit einem rechtwinkligen Ausschnitt 106 versehen und die kreisförmige Wand 92 der Riemenscheibe 88 ist mit einer ähnlich geformten Öffnung 108 an einer Position versehen, die mit dem Ausschnitt 106 zur Deckung gebracht werden kann. Der Ausschnitt 106 ist vorgesehen, um ein Montagewerkzeug (nicht gezeigt) aufzunehmen, daß es dem Bediener ermöglicht, den Riemenspanner 42 im Serpentinenriemen- System 18 in betriebsfähigen Eingriff zu bringen. Es ist zu bemerken, daß der Riemen 20 des Systems 18 eine solche Größe besitzt, daß er lose um die Riemenscheiben 16, 22, 24, 26, 28 und 30 gezogen werden kann. Nachdem die Haltekonsole 44 fest am Motorrahmen 12 montiert ist, wird das Montagewerkzeug im quadratischen Ausschnitt 106 zum Angriff gebracht und die schwenkbare Struktur 68 wird dann manuell um die Drehachse 80 in eine Richtung zur ersten Position hin bewegt, in der der lose gezogene Riemen 20 axial mit der Riemenangriffswand 94 der Riemenscheibe 88 ausgerichtet werden kann. Wenn das Montagewerkzeug manuell freigegeben wird, bewirkt das Federdrehmoment, das durch die Haiterung der Torsionsfeder 100 auf die schwenkbare Struktur 68 wirkt, daß sich die schwenkbare Struktur vom spannendem Angriff mit dem Riemen 20 aus ihrer ersten Position zur zweiten Position hin bewegt. Durch geeignete Handhabung des Werkzeuges kann eine zweckmäßige Spannung auf den Riemen aufgebracht werden, der wiederum ein Riemenbelastungs-Drehmoment auf die schwenkbare Struktur 68 aufbringt, das gleich und entgegengesetzt dem Federbelastungs-Drehmoment ist. Das Federbelastungs-Drehmoment wird durch eine Riemenbelastungskraft erzeugt, die der Riemenbelastungsspannung entspricht, die in Richtung zur Drehachse 90 hin auf die Riemenscheibe 88 wirkt, wobei die Drehachse 90 den Umschlingungswinkel des Riemens 20 in bezug auf den Riemenscheibenrand 94 halbiert. Üblicherweise ist die Position des Umschlingungswinkels so, daß bei Bewegung der Riemenscheibe zur zweiten Position hin sich der Hebelarm zur Drehachse 80 des Riemenspanners fortschreitend verringert. Daher verringert sich das Riemenbelastungs-Drehmoment mit dem Federdrehmoment, wenn sich die schwenkbare Struktur infolge der Verringerung des Hebelarms, über den die Riemenbelastungskraft wirkt, zur zweiten Position hin bewegt, wobei die Riemenbelastungskraft selbst generell konstant gehalten wird, was einer generell konstanten Riemenspannung entspricht. Die Position des Riemenspanners, in der das Riemenbelastungs-Drehmoment anfänglich gleich dem Federdrehmoment ist, stellt eine Betriebsposition des statischen Gleichgewichtes dar, bei dem die Riemenscheibe 88 und der Riemenspanner 42 in Betrieb sind.
Darüberhinaus ist zu bemerken, daß die Riemenbelastungskraft, die über die Kugellageranordnung 84 an der schwenkbaren Struktur 68 in der vorher genannten Richtung wirkt, nicht nur ein Drehmoment um die Schwenkachse der schwenkbaren Struktur erzeugt, sondern auch eine lineare Kraft darstellt, die versucht die periphere Lagerfläche 66 der schwenkbaren Struktur 68 mit der Lagerfläche 64 des Gleitlagers 60 in Angriff zu bringen. Dieser auf die Lagerstruktur aufgebrachten Kraft wirkt die feste Struktur 46 insofern entgegen, als darin eine Reaktionskraft hervorgerufen wird, die gleich und entgegengesetzt der Riemenbelastungskraft ist. Diese beiden Kräfte bringen die benachbarten Flächen 66 und 64 in gegenseitigen Angriff. Dieser gegenseitige M-griff etabliert einen Dämpfungsdrehmoment-Widerstand gegenüber der Schwenkbewegung der schwenkbaren Struktur 68 in bezug auf die feste Struktur 46, der eine Funktion der Größe der Kräfte, des radialen Abstandes der Flächen 64 und 66 von der Schwenkachse 80 und des Reibungskoeffizienten der Materialien ist, die dje Flächen 64 und 66 bilden.
Es ist vorteilhaft, die minimale Größe des Gleitlagers 60 auf eine Größe zu begrenzen, die die Kugellageranordnung 84 umgibt. Diese Beziehung ist vorteilhaft, da sie es ermöglicht, daß die Riemenbelastungskraft in einer axial ausgerichteten Position von der Riemenscheibe 88 zur schwenkbaren Struktur 68 und dann zum Gleitlager 60 übertragen werden kann, so daß sie axial oder gleichmäßig auf das Gleitlager verteilt wird und dadurch ein gleichmäßiger Verschleiß des Lagers ermöglicht wird.
Da für jede spezielle Installation die Radialabmessung des Lagers und die gewünschte konstante statische Riemenbelastung festgelegt sind, kann das Ausmaß der Dämpfung durch Wahl von Materialien mit dem gewünschten Reibungskoeffizient variiert werden. Es ist so, daß, wenn der Riemen durch den Betrieb des Motors einmal in Bewegung gesetzt ist, die Belastungskennwerte der verschiedenen Riemenscheiben und der von ihnen angetriebenen Geräteausstattungen dynamische Veränderungen der Riemenspannung hervorgerufen werden, die sich als dynamische Veränderungen der auf die Riemenscheibe 88 aufgebrachten Riemenbelastungskraft äußern. Eine Zunahme der Riemenbelastungskraft ausgehend von der konstanten Riemenbelastungskraft ergibt eine Bewegung der schwenkbaren Struktur 68 in eine Richtung zu ihrer ersten Positäon hin entgegen der Vorspannung der Feder 100. Eine Abnahme der Riemenbelastungskraft ergibt eine Federkraft, die eine Bewegung der schwenkbaren Struktur in eine Richtung zur zweiten Position hin bewirkt. Diese Bewegungen erfolgen, bis der vorher erwähnte Dämpfungsdrehmoment-Widerstand so gewählt ist, daß er ausreichend groß ist, um solche Bewegungen zu verhindern. Es liegt in der Absicht der vorliegenden Erfindung die Materialien so zu wählen, daß der Reibungskoeffizient Bewegungen dieses Typs für den gesamten Betrieb des Systems gestattet. Es ist zu bemerken, daß die Anordnung so ist, daß der Dämpfungsdrehmoment-Widerstand der Riemenbelastung proportional ist und sich somit der Dämpfungsdrehmoment-Widerstand erhöht, wenn die Belastungskraft über die konstante, statische Riemenbelastungskraft erhöht wird. M-dererseits wird, während sich der Dämpfungsdrehmoment-Widerstand verringert, wenn die Riemenbelastung kleiner als die konstante, statische Riemenbelastungskraft wird, das Federdrehmoment nicht in gleichem Maße verringert, wodurch ein verringerter Dämpfungsdrehmoment-Widerstand in der Richtung, die den Riemen zu spannen sucht, gesichert wird.
Es liegt vorzugsweise in der Absicht der vorliegenden Erfindung, Materialien zu wählen, die einen statischen Reibungskoeffizienten aufweisen, der ausreichend groß ist, um eine Bewegung innerhalb eines Veränderungsbereiches der Riemenbelastungskraft zu verhindern. So ist zum Beispiel im Serpentinenriemensystem 18, dargestellt in Fig. 1, ein beispielhafter Bereich ein Bereich, der oberhalb -50% der konstanten, statischen Riemenbelastungskraft ist. Beispielhafte Materialien, die diesen Reibungskoeffizienten erreichen, sind Zytel für das Gleitlager 60 und kohlenstoffarmer Stahl für die schwenkbare Struktur 68. Bei diesen Materialien wird, solange die Oberflächen 64 und 66 unbeweglich bleiben und die Reaktionskraft gleich und entgegengesetzt der Riemenbelastungskraft bleibt, jede dynamische Veränderung der Riemenbelastungskraft, die eine Verringerung der statischen Riemenbelastungsskraft von mindestens 50% darstellt, nicht die Wirkung haben, die schwenkbare Struktur 68 zu bewegen.
Wie vorher angeführt werden beim Betrieb des Verbrennungsmotors 10 Vibrationskräfte auf den Motorrahmen 12 aufgebracht. Da die Konsole 44 am Motorrahmen 12 und an der festen Struktur des Riemenspanners 42 befestigt ist, werden diese Vibrationskräfte direkt auf die feste Struktur des Riemenspanners übertragen. Da die schwenkbare Struktur 68 und die Riemenscheibe 88 in bezug auf die feste Struktur 46 beweglich montiert sind, verändern die auf die feste Struktur wirkenden Vibrationskräfte die Größe der Reaktionskraft in bezug auf die Riemenbelastungskraft dynamisch. Wenn die Vibrationskräfte so sind, daß sie die Reaktionskraft verringern, so daß der Druck zwischen den Oberflächen 64 und 66 abgebaut wird, ist die verbleibende Riemenbelastungskraft ausreichend, um Bewegungen zu bewirken, die sonst verhindert werden würden. Natürlich würde nur die Komponente der Vibrationskräfte, die in Richtung der Riemenbelastungskräfte wirkt, eine relative Wirkung auf die Reaktionskräfte haben. Die Komponente der Vibrationskräfte, die in axialer Richtung wirkt, kann die Wirkung haben, daß sie die Unbeweglichkeit zwischen den beiden Oberflächen 64 und 66 durch das Gestatten kleiner Axialbewegungen stört. Nachdem die Oberflächen 64 und 66 in Bewegung gesetzt sind, wird der Dämpfungsdrehmoment-Widerstand eher eine Funktion des dynamischen Reibungskoeffizienten als des statischen Reibungskoeffizienten. Es ist gut bekannt, daß der dynamische Reibungskoeffizient für trockene Oberflächen viel kleiner ist als der statische Reibungskoeffizient. Es liegt in der Absicht der vorliegenden Erfindung, den Dämpfungsdrehmoment-Widerstand auf einen Pegel festzulegen, der eher eine Bewegung jedesmal dann gestatten würde, wenn der dynamische Reibungsskoeffizient zum Tragen kommt, als wenn der statische Reibungskoeffizient wirken würde. Dieser Pegel des Widerstandes ist geringer als der bevorzugte pegel von -50% oder größer. Bei dieser Anordnung sind relative Veränderungen in der Größe der Reaktionskraft in bezug auf die Größe der Riemenbelastungskraft erforderlich, um ein Freisetzen des Dämpfungsdrehmoment-Widerstandes an einem Punkt zu erzielen, der eine Schwenkbewegung ermöglicht, die sonst verhindert werden würde. Diese Anordnung hat die vorteilhafte Wärkung der Einschränkung der Bewegungen, die während des Betriebes stattfinden können, auf die Zeitpunkte, an denen die Vibrationskräfte so sind, daß sie die Freisetzung bewirken. Die Größe der Bewegung während des Betriebes ist daher wesentlich verringert, wodurch sich eine Verringerung des Verschleißes und somit eine Erhöhung der Nutzlebensdauer des Riemenspanners ergibt.
Die Vibrationskräfte, die durch eine Verbrennungskraftmaschine erzeugt werden, sind ein bekannter Faktor und können leicht berechnet werden. Um eine relative Veränderung der Reaktionskraft und der Riemenbelastungskraft zu erzielen, wird angenommen, daß die Masse der schwenkbaren Struktur 68 und der Riemenscheibe 88 variiert werden kann oder mit den speziellen Vibrationskräften der speziellen Maschine abgestimmt sind, so daß eine Auslösung erreicht wird. Wenn zum Beispiel die Verbrennungskraftmaschine 10 ein General Motors Modell 3200 V6 ist, können über -50% Auslösung erreicht werden, indem eine Masse der schwenkbaren Struktur und der Riemenscheibe von 1 englischen Pfund (= 0,45359 kg) verwendet wird.
Fig. 5 zeigt ein generell mit 110 bezeichnetes Zahnriemensystem für die Verbrennungskraftmaschine 10. Bei diesem System ist eine verzahnte Riemenscheibe 112 an der Ausgangswelle 14 der Maschine befestigt und ein innenverzahnter Riemen 114 wird durch die Riemenscheibe 112 angetrieben und ist um eine zweite außenverzahnte Riemenscheibe 116 gezgogen, die an einer Nockenwelle 118 der Maschine befestigt ist. Wie vorher, dient eine Konsole 44 für die Montage des Riemenspanners in betriebsfähiger, spannender Beziehung mit dem Riemen 114.
Bei dem Riemenspanner 42 für das Zahnriemensystem 110 sind die Variablen so gewählt, daß der Dämpfungsdrehmoment-Widerstand eine Bewegung verhindert, wenn die dynamischen Veränderungen der Riemenbelastungskraft innerhalb eines sogar noch größeren Bereiches liegen, als beim Serpentinenriemensystem 18, so daß ein größerer Widerstand der Bewegung entgegenwirkt. Ein größerer Widerstand ist erforderlich, um ein Herausreißen eines Zahnes nach Abschaltung zu verhindern, was die größte Veränderung darstellt. Mit dem Zahnriemen 110 ist der Bereich größer als -80% der statischen Riemenbelastungskraft.
Es wird angenommen, daß das Auslösen des Dämpfungsdrehmoment- Widerstandes des Riemenspanners 42 bei Verwendung im Zahnriemen- System 110 in der gleichen Weise erfolgt, wie beim Serpentinenriemensystem 18, da die Vibrationskräfte des in Betrieb befindlichen Motors 10 ausreichend sind, die Auslösung zu bewirken.
Wenn die Vibrationskennwerte einiger Motoren unvorteilhaft hohe Ergänzungen der Masse der schwenkbaren Struktur und/oder der Riemenscheibe erfordern, können zusätzliche, unabhängige Vibrationsguellen genutzt werden, ohne mehr Gewicht hinzuzufügen. Solche zusätzlichen Vibrationsquellen sind auch nützlich, wenn das Riemensystem durch Elektromotoren oder andere Antriebsmaschinen angetrieben wird, die im wesentlichen keine Vibrationen aufweisen.
Eine solche zusätzliche Quelle von Vibrationskräften ist in Fig. 6 in Form eines elektrisch betriebenen Vibrationsmechanismus dargestellt, der schematisch bei 120 gezeigt ist. Wie gezeigt, ist der Vibrationsmechanismus 120 auf dem Schaft 72 und dem angrenzenden Abschnitt des Bauteils 70 der schwenkbaren Struktur 68 in versetzter Beziehung zur Position der Riemenbelastungskraft und der entgegenwirkenden Reaktionskraft montiert. Es wird vorausgesetzt, daß der Mechanismus auf das Ende des Schaftes 72 zur Wirkung gebracht werden könnte, wobei in diesem Falle das Auslösen lediglich durch die Veränderung der Reibungskoeffizienten-Funktion von einer statischen zu einer dynamischen in der vorher angeführten Weise bewirkt werden würde.

Claims

1. Anordnung mit: --

einer Verbrennungskraftmaschine (10) einschließlich eines Maschinenrahmens (12), der Vibrationskräften ausgesetzt ist, die vom Betrieb der Verbrennungskraftmaschine herrühren;

einer Anzahl von Wellen (14, 40, 38, 36, 34, 32), die für eine Drehbewegung um parallele Achsen, die in bezug auf den Maschinenrahmen feststehen, montiert sind;

einer Anzahl von Riemenscheiben (16, 30, 28, 26, 24, 22), die an der Anzahl von Wellen befestigt sind;

wobei eine Welle der Anzahl von Wellen eine Ausgangswelle (14) der Verbrennungskraftmaschine (10) darstellt;

einem endlosen, flexiblen Riemen (20) einer Größe, daß er lose über die Anzahl der Riemenscheiben auf ziehbar ist; und

einem Riemenspanner (42);

wobei der Riemenspanner (42) aufweist:

eine an dem Maschinenrahmen montierte feste Struktur (46);

eine schwenkbare Struktur (68);

eine Riemenspannrolle (88), die an der schwenkbaren Struktur für eine Drehbewegung um eine Drehachse (90) montiert ist;

wobei die schwenkbare Struktur (68) an der festen Struktur (46) für eine Schwenkbewegung um eine feste Schwenkachse (80) parallel zu der Drehachse (90) zwischen einer ersten Position und einer zweiten Position montiert ist;

eine Federeinrichtung (100) zum elastischen Vorspannen der schwenkbaren Struktur (68) in eine Richtung auf die zweite Position zu mit einem Federdrehmoment, das sich ändert, wenn sich die Position der schwenkbaren Struktur (68) der zweiten Position nähert, so daß die Riemenspannrolle (88) in spannendem Angriff an dem Riemen (20) in eine zwischenliegende Betriebsposition im statischen Gieichgewicht vorgespannt ist, in der das Federdrehmoment gleich und entgegengesetzt einem Riemenbelastungs-Drehmoment ist, das dich mit der Variation des Federdrehmoments ändert, wenn sich die zwischenliegende Betriebsposition infolge einer Riemenverlängerung der zweiten Position nähert, indem die Riemenbelastungskraft generell konstant gehalten und aber Hebelarmabstand zu der Schwenkachse (80), durch den die Riemenbelastungskraft wirkt, variiert wird; und

eine Einrichtung (60) zum Dämpfen der Schwenkbewegungen der schwenkbaren Struktur (68) als ein Ergebnis von dynamischen Riemenbelastungskräften, die gegenüber der generell konstanten Riemenbelastungskraft variieren, wenn sich der Riemen bewegt, wobei die Dämpfungseinrichtung (60) eine Gleitreibungs-Oberflächeneinrichtung (64, 66) aufweist;

dadurch gekennzeichnet, daß die Gleitreibungs-Oberflächeneinrichtung (64, 66) eingerichtet ist, einen Dämpfungsdrehmoment-Widerstand zu etablieren, der ausreicht, die Schwenkbewegungen der schwenkbaren Struktur (68) einzuschränken, und zwar aufgrund des Angriffsdrucks der Gleitreibungs-Oberflächeneinrichtung (64, 66) und der wechselseitigen Angriffsposition der Gleitreibungs-Oberflächeneinrichtung (64, 66) relativ zu der Schwenkachse (80), in einem solchen Ausmaß, daß Bewegungen in Antwort auf dynamische Anderungen in der Riemenbelastungskraft innerhalb einem Bereiches von Änderungen verhindert werden;

wobei die Dämpfungseinrichtung (60) in Reaktion auf Vibrationskräfte betriebsfähig ist, sofort den Dämpfungsdrehmoment-Widerstand auf einen Pegel freizugeben, der instantane Schwenkbewegungen in Antwort auf dynamische Änderungen in der Riemenbelastungskraft erlaubt, was sonst durch die Gleitreibungs-Oberflächeneinrichtung (64, 66) als innerhalb des Bereichs der Änderungen liegend verhindert würde;

wobei sich der Bereich der Riemenbelastungskraft-Anderungen von der generell konstanten Riemenbelastungskraft zu einem positiven Ausmaß, wobei die Riemenbelastungskraft ansteigt, und zu einem negativen Ausmaß, wobei die Riemenbelastungskraft abnimmt, erstreckt.

2. Anordnung nach Anspruch 1, wobei die Dämpfungseinrichtung (60) betriebsfähig ist, instantan in Reaktion auf die Vibrationskräfte, denen der Maschinenrahmen (12) ausgesetzt ist, den Dämpfungsdrehmoment-Widerstand freizugeben.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Gleitreibungs- Oberflächeneinrichtung (64, 66) aneinander angreifende Oberflächen bereitstellt, die um die feste Schwenkachse (80) bogenförmig sind und die Drehachse (90) der Riemenspannrolle (88) umgeben, um so relativ zueinander zu gleiten und die Schwenkbewegungen der schwenkbaren Struktur (68) in bezug auf die feste Struktur (46) zu definieren.

4. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die schwenkbare Struktur (68) an der festen Struktur (46) durch eine Schwenklagereinrichtung (60) schwenkbarmontiert ist, wobei die Gleitreibungs-Oberflächeneinrichtung eine erste Lagerfläche an der Schwenklagereinrichtung (60) und eine zweite Lagerfläche an einer der Strukturen aufweist, die in gleitbarem Angriff mit der ersten Lagerfläche angeordnet sind.

5. Anordnung nach Anspruch 4, wobei die Schwenklagereinrichtung (60) ein Gleitlager (60) ist, das die Drehachse (90) umgibt.

6. Anordnung nach Anspruch 5, wobei die Riemenspannrolle (88) eine auskragende Riemenangriff swand aufweist, die das Gleitlager (60) axial überlappt und ringförmig umgibt.

7. Anordnung nach Anspruch 6, wobei die Riemenspannrolle (88) an der schwenkbaren Struktur durch eine Kugellageranordnung (84) drehbar montiert ist, die von der auskragenden Rieinenangriffswand und dem Gleitlager axial überlappt und ringförmig umgeben ist.

8. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Anzahl der Wellen eine Anzahl von Wellen aufweist, die mit Maschinenhilfsmitteln verbunden ist und wobei der Riemen (20) ein dünner Serpentinenriemen ist.

9. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Anzahl der Wellen eine Nockenwelle aufweist, die einen Teil der Verbrennungskraftmaschine bildet, wobei der Riemen (20) auf einer Riemenscheiben-Angriffsseite Zähne hat, wobei alle Riemenscheiben äußere Zähne haben, die kämmend an den Riemenzähnen angreifen.

10. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Bereich der Änderungen ein Bereich oberhalb von -80% der konstanten Riemenbelastungskraft ist.

11. Anordnung nach Anspruch 10, wobei der Bereich der Änderungen ein Bereich oberhalb von -50% der konstanten Riemenbelastungskraft ist

12. Anordnung nach Anspruch 3, wobei die Federeinrichtung (100) eine manuelle Bewegung der Rolle (88) in die erste Position gegen die elastische Vorspannung gestattet, so daß beim manuellen Auslösen die elastische Vorspannung die Rolle in die mittlere Betriebsposition im statischen Gleichgewicht bewegt,

die Federeinrichtung (100) in bezug auf die schwenkbare Struktur derart montiert ist, daß das resultierende Federdrehmoment in einer radialen Richtung in bezug auf die Schwenkachse ausgeglichen ist,

die Position der Schwenkachse (80) und der Drehachse (90) zu der Angriffsposition der Rolle mit dem Riemen, wenn der Spanner in Betrieb ist, so in Beziehung steht, daß der auf die schwenkbare Struktur übertragenen Riemenbelastungskraft von einer Reaktionskraft Widerstand entgegengesetzt wird, die in der festen Struktur erzeugt wird, wodurch die aneinander angreifenden Flächen zusammengedrückt werden, um so einen Dämpfungsdrehmoment-Widerstand einzurichten, der eine Funktion des festen Abstandes zwischen den bogenförmigen, aneinander angreifenden Flächen und der Schwenkachse, des Reibungskoeffizienten in bezug auf die die aneinander angreifenden Flächen (64, 66) def inierenden Materialien und der Größe der Riemenbelastung und der Reaktionskräfte ist,

die Materialien, die die aneinander angreifenden Flächen (64, 66) definieren, einen derartig konzipierten Haftreibungskoeffizienten haben, daß Schwenkbewegungen der schwenkbaren Struktur (i) in einer Richtung auf die erste Position durch das Riemenbelastungs-Drehmoment infolge von dynamischen Steigerungen in den Riemenbelastungskräften und (ii) in einer Richtung auf die zweite Position durch das Federdrehmoment als Ergebnis von dynamischen Abnahmen in der Riemenbelastungskraft so lange verhindert werden, wie die Flächen in bezug zueinander unbeweglich bleiben und die Reaktionskraft von einer Größe oberhalb einer vorgegebenen Prozentzahl der konstanten Riemenbelastungskraft ist, wobei die Anordnung derart ist, daß Vibrationskräfte unabhängig von den dynamischen Riemenbelastungskräften instantan den Dämpfungsdrehmoment-Widerstand entweder durch Mobilisieren der Flächen, um so die Reibungskoeffizientenfunktion von statisch auf dynamisch zu reduzieren, oder durch Reduzieren der Reaktionskraft oder beidem auslösen, um so das Vorkommen von instantanen Schwenkbewegungen zu ermöglichen, was sonst verhindert würde.

13. Anordnung nach Anspruch 12, wobei die aneinander angreifenden Flächen durch ein Gleitlager (60), das eine erste ringförmige Lagerfläche definiert, die eine der aneinander angreifenden Flächen bildet, und einen ringförmigen Teil auf einer der Strukturen definiert werden, die eine zweite ringförmige Lagerfläche definieren, die die andere der aneinander angreifenden Flächen bildet.

14. Anordnung nach Anspruch 13, wobei das Gleitlager (60) zylindrisch ist.

15. Anordnung nach Anspruch 13 oder 14, wobei das Gleitiager (60) aus Zytel gebildet ist.

16. Anordnung nach einem der Ansprüche 13 bis 15, wobei die Rolle (88) durch eine Drehlagereinrichtung, die in axial überlappender und von dem Gleitlager (60) ringförmig umgebener Beziehung angeordnet ist, auf der schwenkbaren Struktur montiert ist.

17. Anordnung nach einem der Ansprüche 13 bis 16, wobei die Rolle (88) eine auskragende Riemenangriffswand aufweist, die das Gleitlager (60) axial überlappt und ringförmig umgibt.

18. Anordnung nach Anspruch 1, mit einer elektrisch betriebenen Schwinganordnung (120), die an der schwenkbaren Struktur befestigt ist.

19. In einem Riemenspanner (42), der aufweist: eine feste Struktur (46), die an einem Maschinenrahmen (12) einer Verbrennungskraftmaschine (10) montiert ist; eine schwenkbare Struktur (68); eine Riemenspannrolle (88), die an der schwenkbaren Struktur für eine Drehbewegung um eine Drehachse (90) montiert ist, wobei die schwenkbare Struktur (68) an der festen Struktur (46) für eine Schwenkbewegung um eine feste Schwenkachse (80) parallel zu der Drehachse (90) zwischen einer ersten Position und einer zweiten Position montiert ist; eine Federeinrichtung (100) zum elastischen Vorspannen der schwenkbaren Struktur (68) in einer Richtung auf die zweite Position zu, mit einem Federdrehmoment, das sich ändert, wenn sich die Position der schwenkbaren Struktur (68) der zweiten Position nähert, so daß die Riemenspannrolle (88) in eine zwischenliegende Betriebsposition im statischen Gleichgewicht vorgespannt ist, wenn sie in spannendem Angriff mit einem lose gezogenen endlosen, flexiblen Riemen (20) der Verbrennungskraftmaschine (10) steht, wobei das Federdrehmoment gleich und entgegengesetzt einem Riemenbelastungs-Drehmoment ist, das sich mit der Variation des Federdrehmoments ändert, wenn sich die zwischenliegende Betriebsposition infolge einer Riemenverlängerung der zweiten Position nähert, indem die Riemenbelastungskraft generell konstant gehalten und der Hebelarmabstand zu der Schwenkachse (80), durch den die Riemenbelastungskraft wirkt, variiert wird; und eine Einrichtung (60) zum Dämpfen der Schwenkbewegungen der schwenkbaren Struktur (68) als Ergebnis von dynamischen Riemenbelastungskräften, die gegenüber der generell konstanten Riemenbelastungskraft variieren, wenn sich der Riemen bewegt, wobei die Dämpfungseinrichtung (60) eine Gleitreibungs- Oberflächeneinrichtung (64, 66) aufweist;

die Verwendung von Vibrationskräften zum Zwecke des instantanen Auslösens des Dämpfungsdrehmoments-Widerstan des, der durch die Gleitreibungs-Oberflächeneinrichtung (64, 66) eingerichtet ist, auf einen Pegel, der instantane Schwenkbewegungen der schwenkbaren Struktur (68) in Reaktion auf dynamische Anderungen der Riemenbelastungskraft erlaubt, was sonst durch die Gleitreibungs-Oberflächeneinrichtung (64, 66) als innerhalb eines Bereichs von Änderungen der Riemenbelastungskraft liegend verhindert würde, für den in Abwesenheit von Vibrationskräften der Dämpfungsdrehmoment-Widerstand ausreichend ist, um die Schwenkbewegungen der schwenkbaren Struktur (68) einzuschränken, und zwar aufgrund des wechselseitigen Angriffsdrucks der Gleitreibungs-Oberflächeneinrichtung (64, 66) und der wechselseitigen Angriffslage der Gleitreibungs-Oberflächeneinrichtung (64, 66) in bezug auf die Schwenkachse (80) der schwenkbaren Struktur (68).

20. Verwendung nach Anspruch 19, mit der Verwendung für ein instantanes Auslösen des Dämpfungsdrehmoments-Widerstands, von Vibrationskräften, die vom Betrieb der Verbrennungskraftmaschine resultieren, an der die feste Struktur (46) des Riemenspanners (42) montiert ist.

21. Verwendung von Vibrationskräften nach Anspruch 19 oder 20, wobei der Riemen (20) ein dünner Serpentinenriemen ist, der um eine Anzahl von Riemenscheiben auf einer Anzahl von Wellen, die mit Maschinenhilfsmitteln verbunden sind, gezogen ist.

22. Verwendung von Vibrationskräften nach Anspruch 19 oder 20, wobei der Riemen (20) auf einer Riemenscheiben-Angriffsseite davon Zähne hat, wobei der Riemen um eine Anzahl von Riemenscheiben der Verbrennungskraftmaschine gezogen ist, die äußere Zähne haben, die kämmend an den Riemenzähnen angreifen.

23. Verwendung nach einem der Ansprüche 19 bis 22, wobei der Bereich der Anderungen ein Bereich oberhalb -80% der konstanten Riemenbelastungskraft ist.

24. Verwendung nach Anspruch 23, wobei der Bereich der Änderungen ein Bereich oberhalb -50% der konstanten Riemenbelastungskraft ist.