DE3928016C2 - Riemen- oder Kettenspanner - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Spannvor­ richtung zum Spannen eines Riemens oder einer Kette.

Aus G. Niemann, "Maschinenelemente", Springer Verlag, Berlin, 1963, Seiten 184 und 197 sind Federn mit einem ge­ knickten Kennlinienverlauf bekannt. Desweiteren ist aus die­ ser Druckschrift eine Druckfeder bekannt, die aus Feder­ drahtlitze besteht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Spannvorrich­ tung mit einem einfachen und raumsparenden Aufbau zu schaf­ fen, die zuverlässig und wirksam die (Eigen-)Schwingungen des Riemens bzw. der Kette dämpft.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs gelöst.

Erfindungsgemäß wird zum Beaufschlagen eines in einem Gehäu­ se geführten Spannstößels, der an den Riemen bzw. die Kette angreift, eine aus Federdrahtlitze bestehende Schraubenfeder verwendet, die einen geknickten Kennlinienverlauf aufweist. Außer einem besonders einfachen und damit kostengünstigen Aufbau ist die erfindungsgemäße Spannvorrichtung hoch wirk­ sam bei der Dämpfung der Schwingungen und hat einen platz­ sparenden Aufbau.

Im folgenden sind Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigt

Fig. 1a und 1b eine Stirnansicht bzw. eine Axialschnitt­ ansicht einer Spannvorrichtung in einer Montagestellung, in einer Ausführungs­ form der Erfindung,

Fig. 2 ein Anwendungsbeispiel für die in Fig. 1 darge­ stellte Spannvorrichtung,

Fig. 3 Axialschnittansichten einer in der Spannvorrichtung nach Fig. 1 verwendeten Schraubenfeder, wobei Fig. 3a die Feder im entspannten Zustand, Fig. 3b die Feder ebenfalls im Montagezustand, Fig. 3c die Feder im gespannten Einbauzustand und Fig. 3d die Feder im teilweise entspannten Einbauzustand darstellt,

Fig. 4 ein Belastungsdiagramm,

Fig. 5a eine Seitenansicht und Fig. 5b eine Querschnitt­ ansicht einer für die Schraubenfeder verwendbaren Federdrahtlitze,

Fig. 6 eine Axialschnittansicht einer Spannvorrichtung in einer anderen Ausführungsform der Erfindung.

Eine in Fig. 1 insgesamt mit 1 bezeichnete Spannvorrichtung hat einen Spannstößel 2, welcher axialverschieblich in einem einen Boden aufweisenden Gehäuse 3 geführt ist. Eine Schraubenfeder 5 stützt sich mit einem Ende am Boden 4a einer Blindbohrung 4 des Spannstößels 2 und mit dem anderen Ende am Boden 3a des Gehäuses 3 ab. Der Spannstößel 2 ist durch einen ihn und das Gehäuse 3 quer durchsetzenden Steckstift 6 festgehalten, so daß er von der Feder 5 nicht aus dem Gehäuse 3 herausgedrückt werden kann.

An beiden Seiten des Gehäuses 3 hervorstehende und jeweils von einer Bohrung 7a durchsetzte Füße 7 dienen der Befe­ stigung der Spannvorrichtung 1 an einem feststehenden Teil.

Ein in eine Ringnut in der zylindrischen Innenwand des Gehäuses 3 eingelegter Dichtungsring 8 befindet sich in abdichtender Anlage am äußeren Umfang des Spannstößels 2.

Fig. 2 zeigt die Verwendung der Spannvorrichtung 1 zum Spannen eines über drei in festen Positionen gelagerte Riemenscheiben A, B und C geführten endlosen Riemens E. Der Riemen E wird dabei durch eine unter Einwirkung der Spannvorrichtung 1 stehende Spannrolle D unter der not­ wendigen Spannung gehalten. Die Spannrolle D sitzt an einem Arm eines um einen feststehenden Bolzen G verschwenkbaren Winkelhebels F, dessen anderer Arm sich am freien Ende des Spannstößels 2 der Spannvorrichtung 1 abstützt.

Bei der in der Spannvorrichtung 1 verwendeten Schrauben­ feder 5 handelt es sich um eine aus einer Federdraht­ litze gewundene Schraubenfeder mit einer Federkennlinie mit einem geknickten Kennlinienverlauf.

Eine Schraubenfeder mit nicht-linearem Kennlinienverlauf ist in Fig. 3 dargestellt. Die hier gezeigte, eine nicht­ lineare Federkennlinie aufweisende Schraubenfeder 9 hat zwei Abschnitte jeweils unterschiedlicher Steigung, namentlich einen von einem Ende ausgehenden Abschnitt 9a mit einer geringen Steigung und einen vom anderen Ende ausgehenden Abschnitt 9b größerer Steigung mit einem etwa in der Mitte der Feder liegenden Übergang zwischen den beiden Abschnit­ ten.

Für die Montage und den Einbau der Spannvorrichtung 1 wird die die jeweils unterschiedlichen Steigungen aufweisende Schraubenfeder 9 durch den Spannstößel 2 und den Steckstift 6 in dem in Fig. 3b gezeigten vollständig komprimierten Zustand im Gehäuse 3 festgehalten. Nach der Befestigung der Spann­ vorrichtung in der Einbauposition etwa mittels die Bohrun­ gen 7a der Füße 7 durchsetzender Schrauben wird der Steckstift 6 herausgezogen, so daß der Spannstößel 2 ein Stück aus dem Gehäuse 3 hervortreten kann, bis er in Anlage an dem Winkelhebel F kommt (Fig. 2). Dabei kommt die Schraubenfeder 9 in den in Fig. 3c gezeigten Anfangs­ einbauzustand, in welchem die Windungen des die geringere Steigung aufweisenden Abschnitts 9a aneinanderliegen, während die Windungen des die größere Steigung aufweisenden Abschnitts 9b in gegenseitigen Abständen verlaufen. Bei einer Dehnung oder Lockerung des Riemens E kommt es zu einer zunehmenden Entspannung der Schraubenfeder 9, in deren Verlauf die Windungen des die geringere Steigung aufweisenden Abschnitts 9a dann voneinander abheben, wie in Fig. 3d dargestellt.

Diesem Zustand der Schraubenfeder 9 entspricht die in dem Belastungsdiagramm in Fig. 4 ausgezogen gezeichnete Kenn­ linie a. Der Anfangs-Einbauzustand der die unterschiedliche Steigungen aufweisenden Schraubenfeder 9 entspricht dabei vorzugsweise möglichst genau dem in Fig. 4 eingetragenen Punkt a1, welcher im wesentlichen in der Mitte des normalen Arbeitsbereichs der Spannvorrichtung liegt. Anders ausge­ drückt wird die die unterschiedliche Steigungen aufweisende Schraubenfeder 9 also derart eingebaut, daß ihr Last­ wechselpunkt innerhalb des Arbeitsbereichs der Spann­ vorrichtung liegt.

Durch die Verwendung der eine veränderliche Steigung auf­ weisenden Schraubenfeder 9 läßt sich der Spannstößel 2 bei einer übermäßigen Spannung des Riemens E gegen einen wachsenden Widerstand in das Gehäuse 3 einschieben, ohne daß es dabei zu einer starren Abstützung kommt, so daß auf diese Weise einer übermäßigen Spannung des Riemens E vorgebeugt ist. Beim Auftreten von Schwingungen des Riemens E ändert sich die Anzahl der für die Federung wirksamen Windungen der Schraubenfeder 9 bei jedem Durch­ gang durch den Lastwechselpunkt a1. Damit ändert sich auch die Eigenschwingungsfrequenz der Schraubenfeder 9, was zu einer Dämpfung der Schwingung des Riemens E beiträgt.

Eine solche Schraubenfeder mit unterschiedlichen Steigungen ist aus einer Federdraht­ litze der in den Fig. 3a und 5a dargestellten Art gewunden. Bei einer solchen mit unterschiedlichen Steigungen aus einer Feder­ drahtlitze gewundenen Schraubenfeder 9 ergeben sich auf­ grund der Reibung zwischen den Einzeldrähten 9a, 9b und 9c der Litze die in Fig. 4 mit b bezeichneten gestrichelten Kennlinien. Dabei ist b1 die Kennlinie für das Ausfedern und b2 die Kennlinie für das Einfedern. Die bemerkenswerte Hysterese dieser Feder führt im Zusammenwirken mit den Veränderungen der Eigenschwingungsfrequenz der Feder auf­ grund der unterschiedlichen Steigungen zu einer wirksamen Dämpfung von am Riemen E auftretenden Schwingungen.

Zusätzlich kann die Schwingungsenergie des Riemens E auch durch Scherwiderstände absorbiert werden, wenn zwischen dem Spannstößel 2 und der Innenwand des Gehäuses 3 ein zähes Schmiermittel eingeschlossen ist.

So ist ein zäher Schmierstoff vorgesehen, um bei den Bewegungen des Spannstößels oder bei der Verlagerung der Federstahldrähte 9a, 9b, 9c der aus einer Federstahllitze gebildeten Schraubenfeder 9 relativ zueinander entsprechende Scherwiderstände zu erzeugen.

In der in Fig. 6 dargestellten Ausführungsform ist die Spannvorrichtung 1 mit einem weiteren Dämpfungsglied 10 innerhalb der unterschiedliche Steigungen aufweisenden Schrauben­ feder 9 versehen. Die Länge des Dämpfungsglieds 10 ist so gewählt, daß es sich am Boden 4a der Blindbohrung 4 des Spannstößels 2 und am Boden 3a des Gehäuses 3 abstützt, kurz bevor alle Windungen der Schraubenfeder 9 beim Komprimieren derselben in gegenseitige Anlage kommen, um auf diese Weise eine Dämpfungswirkung zu erzielen.

Das Verhalten des Spannstößels 2 in dieser Ausführungsform ist durch die strichpunktierte Linie C in Fig. 4 angedeutet.

Zur Erzielung einer solchen Dämpfungswirkung ist das Dämpfungsglied 10 als zylindrischer Körper aus einem elastischen Werkstoff, z. B. Gummi, oder auch als Schrauben­ feder ausgeführt. Bei der Verwendung einer unterschiedliche Steigungen aufweisenden Schraubenfeder 9 aus Federdraht­ litze kann auch die Dämpfungsfeder aus Federdrahtlitze gewunden sein, wobei die Drallrichtungen der Federdraht­ litze jedoch vorzugsweise einander entgegengesetzt sind, um einen formschlüssigen Eingriff der beiden Federn auszu­ schließen. Das Dämpfungsglied 10 kommt durch radiale Aus­ weitung in Anlage an die Windungen der Schraubenfeder 9, so daß die Dämpfungswirkung durch Reibung verstärkt wird.

Die unterschiedliche Steigungen aufweisende Schraubenfeder 9 braucht nicht in der vorstehend beschriebenen Weise aus­ geführt zu sein, sie kann vielmehr auch drei oder mehr Abschnitte unterschiedlicher Steigung aufweisen. Die nicht­ lineare Federkennung der Schraubenfeder kann auch auf andere Weise erzielt sein, beispielsweise durch unterschiedliche Durchmesser der Federwindungen oder durch unterschied­ liche Drahtdurchmesser des für die Schraubenfeder verwendeten Federdrahts.

Die vorstehend in verschiedenen Ausführungsformen beschrie­ bene Spannvorrichtung bietet die folgenden Vorteile:

• 1. Da der Arbeitshub des Spannstößels allein unter Ein­ wirkung der Schraubenfeder erfolgt und der Spannstößel allein durch die Schraubenfeder abgestützt ist, kann er in ausreichendem Maße zurückfedern, um ein übermäßiges Spannen des Riemens oder der Kette zu vermeiden und jederzeit die richtige Spannung aufrechtzuerhalten.
• 2. Da als Schraubenfeder eine aus Federdrahtlitze gewundene Feder mit einer Federkennlinie, die einen geknickten Kennlinienverlauf aufweist, verwendet wird, welche im letzteren Falle so eingebaut ist, daß wenigstens ein Lastwechselpunkt der Feder innerhalb des Arbeitsbereichs liegt, werden Schwingungen des Riemens oder der Kette im ersten Falle durch die innere Reibung der Feder selbst und im letzteren Falle durch Änderungen der Eigenschwingungsfrequenz der Feder wirksam gedämpft, um einen glatten Lauf des Riemens bzw. der Kette zu gewährleisten.
• 3. Da die Aufrechterhaltung der notwendigen Spannung des Riemens sowie die Dämpfung von Schwingungen desselben durch eine Schraubenfeder erfolgt, welche den Spannstößel direkt beaufschlagt, sind keinerlei zusätzliche Einrich­ tungen erforderlich, welche das Einfedern ermöglichen und Schwingungen des Riemens dämpfen müßten.

Diese Wirkungen werden allein durch die Ausbildung des Spannstößels und seiner Arbeitsweise erzielt. Dabei hat die Spannvorrichtung einen äußerst einfachen Aufbau und beansprucht nur wenig Platz für ihren Einbau. Die so ausgebildete Spannvorrichtung ist hochwirksam und auf Grund ihrer einfachen Ausgestaltung auch leicht und preiswert herstellbar.

Claims (1)

1. Spannvorrichtung zum Spannen eines Riemens oder einer Kette, mit
   einem Gehäuse (3), und
   einem darin geführten Spannstößel (2), der an den Riemen, bzw. die Kette angreift,
   wobei zum Beaufschlagen des Spannstößels (2) eine aus Federdrahtlitze bestehende Schraubenfeder (9) verwendet wird, die einen geknickten Kennlinienverlauf aufweist.