Dämpfungsvorrichtung für einen Zugmitteltrieb

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Dämpfungsvorrichtung für einen Zugmitteltrieb, bei der sich ein um eine Drehachse schwenkbarer Spannarm zur Erzeugung und Aufrechterhaltung einer Vorspannung eines Zugmittels über eine Spannrolle an dem Zugmittel mit Hilfe von mechanischen Dämpfungsmitteln dämpfend abstützt.

Hintergrund der Erfindung

Derartige, beispielsweise aus der DE 100 21 708 A1 , der EP 0779 452 A2 und der DE 695 11 656 T2 bekannte Dämpfungsvorrichtungen, weisen wenigstens ein als ein Reibungselement ausgebildetes Gleitlager auf, das koaxial an der Drehachse angeordnet ist und in Wirkverbindung mit wenigstens einer ebenfalls koaxial angeordneten Feder steht. Diese Feder übt eine in Umfangsrichtung des Zugmitteltriebes wirkende Kraftkomponente aus, die den Spannarm federnd, in Verbindung mit einer an dem freien Ende des Spannarms drehbar gelagerten Spannrolle, an dem Zugmittel abstützt. Die Feder ist vorteilhaft, wie beispielsweise in der DE 101 52 364 A1 beschrieben, zur Bauraumoptimierung als eine konisch gewickelte Schraubendrehfeder ausgebildet. Entsprechend ist das Reibungselement vorzugsweise als eine konische Reibungsbuche ausgebildet, die, bei durch Stöße oder Schwingungen hervorgerufenen Schwenkbewegungen des Spannarms, dämpfend wirkt. Das Drehlager ist an einem ortsfesten Maschinenteil, beispielsweise an einem Kurbelgehäuse eines Verbrennungsmotors in einem Kraftfahrzeug befestigt, und der zugehörige Zugmitteltrieb dient beispielsweise zum Antrieb eines oder mehrerer Nebenaggregate (Generator, Wasserpumpe, Ventilator, etc.) des Kraftfahrzeuges.

Die derartigen auch als Konusspanner bekannten Spann- und Dämpfungssysteme haben sich bereits in der Praxis an sich bewährt. Nachteilig daran wirkt sich jedoch aus, dass die Dämpfungseinheiten sowohl funktionell als auch ge- ometrisch an das Drehlager des Schwenkarms gekoppelt sind. Dadurch sind die konstruktiven Möglichkeiten bei der Konzeption des Spannsystems relativ eingeschränkt. Zudem wird insbesondere das Drehlager im Betrieb starken Schwingungs- und Stoßbelastungen ausgesetzt. Der Spannarm erfordert daher, zur Gewährleistung einer hohen Lebensdauer, einen relativ hohen Konstrukti- ons- und Kostenaufwand. Schließlich wird der Querschnitt des Spannarms im Wesentlichen durch die Länge des Dämpfungssystems bestimmt und erfordert trotz konischer Feder- bzw. Reibelemente eine relativ große Bautiefe.

Aufgabe der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Dämpfungsvorrichtung an einem Spannarm eines Zugmitteltriebes zu schaffen, die mit geringerem Kosten- und Konstruktionsaufwand herstellbar ist, die effektiv und verschleißarm im Betrieb ist, und die mit einem geringen Bauraum, insbesondere mit einer verrin- gerten Bautiefe des Spannarms realisierbar ist.

Zusammenfassung der Erfindung

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass unter Ausnutzung einer Ab- Stützung an einem Maschinenteil, mit einer von der Drehachse des Spannarms unabhängig konstruierten Dämpfungseinheit, die an einer beliebig vorgebbaren Stelle des Spannarms positionierbar ist, eine kostengünstige und bauraumsparende Möglichkeit zur Realisierung einer sehr effizienten mechanischen Dämpfung in Zugmitteltrieben geschaffen werden kann.

Die Erfindung geht gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 daher aus von

einer Dämpfungsvorrichtung für einen Zugmitteltrieb, bei der sich ein um eine Drehachse schwenkbarer Spannarm zur Erzeugung und Aufrechterhaltung einer Vorspannung eine Zugmittels über eine Spannrolle an dem Zugmittel mit Hilfe von mechanischen Dämpfungsmitteln dämpfend abstützt. Zudem ist vor- gesehen, dass in den Spannarm ein quer zur Drehachse beabstandeter Reibungsdämpfer integriert ist, mit einem seitlich aus dem Spannarm vorstehenden Kolben, dessen Ende sich stirnseitig an einem ortsfesten Maschinenteil abstützt, mit Mitteln zur Kompensation eines durch Schwenkbewegungen des Spannarms entstehenden Versatzes zwischen dem Maschinenteil und dem Spannarm, und mit einem in einem Aufnahmeraum innerhalb des Spannarms angeordneten Reibkörper, über den Schwenkbewegungen des Spannarms durch eine damit verbundene Gleitreibung zwischen dem Reibkörper und einer Reibfläche dämpfbar sind.

Durch diesen Aufbau wird vorteilhaft erreicht, dass der Spannarm direkt an einem ortsfesten Bauteil, beispielsweise an einem Verbrennungsmotor abgestützt und gedämpft wird. Die Abstützung erfolgt über einen Kolben, wobei die Kontaktgeometrie so gewählt ist, dass die Krafteinleitung stets senkrecht zur Kolbenstimfläche erfolgt. Dazu sind Kompensationsmittel vorgesehen, die den entstehenden Versatz zwischen Kolben und Spannarm bei dessen durch Stöße und/oder Schwingungen verursachten Schwenkbewegungen kompensieren. Dadurch wird das Drehlager bei Schwenkbewegungen des Arms entlastet. Das Drehlager kann dadurch konstruktiv einfach ausgeführt sein.

Der Reibungsdämpfer ist quer zur Drehachse in den Hebelarm eingebaut. Damit wird eine sehr geringe Bautiefe des Hebelarms ermöglicht, was besonders im Kraftfahrzeugbereich, bei einem relativ geringen zur Verfügung stehenden Bauraum im Motorraum, von zunehmender Bedeutung ist.

Außerdem kann vorgesehen sein, dass der Reibkörper als ein mit seiner Grundfläche in Richtung des Maschinenteils ausgerichteter Kegelstumpf aus-

gebildet ist, der in einem in dem Aufnahmeraum gehaltenen und als ein Gleitkörper ausgebildeten ringförmigen Kegelsitz steckt, der mit Hilfe eines Federelementes formschlϋssig gegen den Kegelstumpf gehalten wird, wobei eine Berührfläche zwischen dem Kegelstumpf und dem Kegelsitz die Reibfläche bildet.

Dabei ist vorzugsweise vorgesehen, dass die Versatzkompensationsmittel als eine Abrundung an der zur dem Maschinenteil benachbarten Stirnfläche des Kolbens und als eine zu der Abrundung als eine Gegenfläche ausgebildete Kontaktfläche an dem Maschinenteil ausgebildet sind, in der der Kolben bei einer Schwenkbewegung des Spannarms abrollt.

Der Reibungsdämpfer erzeugt durch Gleitbewegungen in dem Gleitkörper bei Schwenkbewegungen des Spannarms Reibung und dämpft damit den Zugmit- teltrieb. Dabei sorgt die Feder dafür, dass der Gleitkörper und der Reibkörper stets an ihrer Berührfläche gegeneinander anliegen. Durch diese konusförmige Ausbildung von Reibkörper und Gleitkörper wird eine besonders bauraumsparende Dämpfungseinheit erreicht.

Zudem kann vorgesehen sein, dass die Dämpfungsvorrichtung einen beweglich in dem Aufnahmeraum gehalterten Zylinder umfasst, der an seiner von dem Maschinenteil abgewandten Stirnseite eine Abrundung aufweist, die an einer als eine Gegenfläche zu der Abrundung ausgebildeten Bodenfläche des Aufnahmeraumes anliegt, wobei eine Berührfläche zwischen der Abrundung und der Bodenfläche als Reibfläche nutzbar ist. Innerhalb des in dem Aufnahmeraum gehaltenen Zylinders der Dämpfungsvorrichtung können weitere reibend bzw. dämpfend wirkende Mittel angeordnet sein, beispielsweise solche gemäß dem oben beschrienen erfindungsgemäßen Reibungsdämpfer.

Bei dieser Ausfϋhrungsform ist vorzugsweise vorgesehen, dass die Versatzkompensationsmittel als eine kraftschlϋssige Verbindung zwischen dem Kolben und dem Maschinenteil und als eine an der Dämpfungsvorrichtung angeordnete Halterung ausgebildet sind, wobei die Halterung die mit einem seitlichen Spiel in dem Aufnahmeraum angeordnete Dämpfungsvorrichtung gegen ein Herausfallen aus dem Spannarm sichert und eine Kompensationsbewegung der Dämpfungsvorrichtung zu einer Schwenkbewegung des Spannarms innerhalb des Aufnahmeraumes zulässt. Die Halterung kann vorteilhaft durch einen O-Ring gebildet sein. Diese Anordnung ist konstruktiv besonders einfach und kosten- günstig.

Als Versatzkompensationsmittel sind aber auch ein Rollenlager oder eine Arre an dem Kolben und eine entsprechend dazu ausgeformte Gegenfläche an dem Maschinenteil möglich, an der sich das Rollenlager bzw. die Arre abstützt. Die- se Kompensationsmittel ermöglichen eine besonders verschleißarme Bewegung zwischen dem Kolben und einer Kolbenabstützung an dem Maschinenteil.

Weiterhin kann vorgesehen sein, dass an dem Kolben ein sich zwischen dem Spannarm und dem Maschinenteil abstützendes Federelement angeordnet ist, das als ein eine Vorspannung des Zugmittels erzeugendes oder verstärkendes Spannmittel wirksam ist.

über die Kolbenabstützung an dem Maschinenteil kann der an seiner Drehachse gelagerte Spannarm mit einer bestimmten Vorspannkraft auf das Zugmittel voreingestellt werden. Die Reibfläche kann zudem so ausgelegt sein, dass bei Schwenkbewegungen des Spannarms zunächst eine Haftreibung zu überwinden ist, die dann in eine Gleitreibung übergeht, wodurch die Vorspannung unterstützt wird. Durch die zusätzliche Feder ist eine weitere Möglichkeit gegeben, die Vorspannung zu unterstützten, wodurch die Vorspannung effizienter wird. Grundsätzlich ist es auch möglich, dass die zusätzliche Feder die gesamte notwendige Vorspannung erzeugt. Die erfindungsgemäße Dämpfungsvorrich-

tung kann somit als ein sehr effektives kombiniertes Spann- und Dämpfungssystem für den Zugmitteltrieb fungieren.

Schließlich kann noch vorgesehen sein, dass der Aufnahmeraum als ein Ge- häuse ausgebildet ist, welches mit dem darin aufgenommenen Reibungsdämpfer ein vormontierbares Bauteil bildet, das in eine entsprechend ausgebildete Ausnehmung des Spannarms einfügbar ist. Das Gehäuse bildet mit dem Reibungsdämpfer eine komplette Dämpfungseinheit, die einfach in eine vorbereitete Ausnehmung des Spannarms einsteckbar und verankerbar ist. Dadurch wird der Montage- und Herstellungsaufwand, insbesondere in der Serienfertigung, verringert, was sich zeitsparend und kostengünstig auswirkt.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beiliegenden Zeichnung an einigen Ausführungsformen näher erläutert. Darin zeigt

Fig. 1 einen Spannarm eines Zugmitteltriebs im Ausriss mit einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Dämpfungsvorrichtung im Schnitt B-B von Fig. 2,

Fig. 2 eine Draufsicht von oben auf den Spannarm,

Fig. 3 eine zweite Ausführungsform der Dämpfungsvorrichtung in einem

Längsschnitt des Spannarms im Ausriss,

Fig. 4a ein Rollenlager als eine Kolbenabstützung in einer Seitenansicht im Schnitt,

Fig. 4b das Rollenlager von Fig. 4a in einer Draufsicht von oben,

Fig. 5 eine Arre als eine Kolbenabstützung in einer Seitenansicht im Schnitt, und

Fig. 6 der Kolben der Ausführungsform von Fig. 1 mit einem zusätzlichen Federelement zur Erzeugung einer Vorspannung.

Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen

Die in Fig. 1 gezeigte Dämpfungsvorrichtung weist einen Reibungsdämpfer 1 auf, der in einen Spannarm (Hebelarm) 2 integriert ist. In der Draufsicht gemäß Fig. 2 ist erkennbar, dass der Spannarm 2 ein verbreitertes Profil 28 im Bereich des Reibungsdämpfers 1 aufweist. Der Spannarm 2 ist um einen Drehpunkt, bzw. eine Drehachse 3 drehbar gelagert und bildet eine Spannvorrichtung für ein Zugmittel in einem Zugmitteltrieb, bei dem sich der Spannarm 2 über eine (nicht dargestellte) Spannrolle an dem Zugmittel abstützt. Der Zugmitteltrieb kann beispielsweise zum Antrieb eines oder mehrere Nebenaggregate an einem Motor eines Kraftfahrzeuges angeordnet sein. Der Aufbau derartiger Zugmitteltriebe und deren Funktionsweise sind im Prinzip bekannt. Daher wird im Folgenden nur die erfindungsgemäße Dämpfungsvorrichtung im Detail beschrieben.

Der Reibungsdämpfer 1 ist quer beabstandet zu der Drehachse 3 in einen kegelförmigen Aufnahmeraum 7 eingesetzt. Er weist einen kegelförmigen Reibkörper 8 auf, der in einem als ein Kegelsitz ausgebildeten Gleitkörper 10 sitzt. Der Gleitkörper 10 ist vorteilhaft mit als Reiboberflächen ausgebildeten Wan- düngen (Innenwand 33, Außenwand 34) versehen. Die Außenwand 32 des Reibkörpers 8 kann als eine Reiboberfläche speziell bearbeitet sein.

Die konische Wand 35 des Aufnahmeraums 7 und die konische Außenwand 34 des Gleitkörpers 10 sind geometrisch so aufeinander abgestimmt, dass der Gleitkörper 10 in der Nähe zur seitlichen Außenwand 20 des Hebelarms 2 und beabstandet zu einer Bodenfläche 22 des Aufnahmeraums 7 beweglich und formschlüssig gehalten wird. Zwischen einer Unterseite 12 des Gleitkörpers 10 und dem Boden 22 des Aufnahmeraums 7 stützt sich ein Federelement 11 ab. Die Feder 11 ist vorteilhaft als eine konisch gewickelte Schraubendruckfeder ausgebildet, die den Kegelsitz bzw. Gleitkörper 10 gegen den Reibkörper 8 drückt. Der Reibkörper 8 stützt sich seinerseits über einen mit ihm vorteilhaft

einstückig verbundenen, seitlich hervorstehenden Kolben 4 an einem Maschinenteil 6, beispielsweise einem Verbrennungsmotorgehäuse ab und drückt den Gleitkörper 10 gegen die Wand des Aufnahmeraumes 7.

Damit entstehen zwischen der Außenwand 32 des Reibkörpers 8 und der Innenwand 33 des Gleitkörpers 10 sowie zwischen der Außenwand 34 des Gleitkörpers 10 und der Innenwand 35 des Aufnahmeraums 7 stets in Kontakt befindliche gemeinsame Kontaktflächen 9 und 36, von denen wenigstens die innere Kontaktfläche 9 als eine gemeinsame Reibfläche fungiert.

Der Kolben 4 ist als ein zylinderförmiger Ansatz an dem Reibkörper 8 ausgebildet, dessen Stirnfläche 5 halbkugelförmig abgerundet ist. An dem Maschinenteil 6 ist benachbart zu der Stirnfläche 5 des Kolbens 4 eine Gegenfläche 13 ausgeformt, gegen die die abgerundete Kolbenstirnfläche 5 läuft und durch Abroll- bewegungen den entstehenden Versatz bei der Schwenkbewegung des Spannarms 2 kompensiert. Durch diese Versatzkompensation wird sichergestellt, dass die Krafteinleitung stets senkrecht zur Kolbenstirnfläche 5, also in Richtung einer Längsachse 29 des Reibungsdämpfers 1 , erfolgt und damit die erwünschten Gleitbewegungen innerhalb des Dämpfers 1 erzeugt werden, ohne dass in dem Aufnahmeraum 7 Klemmkräfte zwischen dem Reibkörper 8 und dem Gleitkörper 10 entstehen können.

Auf die im Betrieb des Zugmitteltriebs auf den Spannarm 2 übertragenen Schwingungen und Stöße reagiert der Spannarm 2 mit entsprechenden Schwenkbewegungen um die Drehachse 3. Diese Schwenkbewegungen führen zu Gleitbewegungen in Richtung der Längsachse 29 in dem konusförmigen Reibungsdämpfer 1 zwischen den Reibflächen 9 bzw. 36. Die dabei entstehende Reibung wirkt den Schwenkbewegungen entgegen und dämpft diese. Die Dämpfung wird über den Spannarm 2 und das Zugmittel auf den Zugmitteltrieb übertragen, der damit schwingungs- bzw. stoßgedämpft läuft.

Fig. 3 zeigt eine Dämpfungsvorrichtung 8' mit einem zylinderförmigen Reibungsdämpfer 1'. Die Dämpfungsvorrichtung 8' ist einstückig mit einem zylindrischen Kolben 4' verbunden, der aus dem Spannarm 2 seitlich heraussteht. Die Dämpfungsvorrichtung 8' ist zudem über eine Halterung 15, vorteilhaft als O- Ring 15 ausgebildet, mit einem seitlichen Spiel 16 in einem Aufnahmeraum T innerhalb des Spannarms 2 gelagert. Der O-Ring 15 sichert den Reibungsdämpfer 1' bzw. die Dämpfungsvorrichtung 8' gegen Herausfallen und ermöglicht seitliche Schwenkbewegungen innerhalb des Aufnahmeraumes 7'.

Der Kolben 4' weist maschinenseitig eine gerade Stirnfläche 5' auf, die über ein kraftschlüssige Verbindung 14 mit dem Maschinenteil 6 verbunden ist. Der Kolben 4' ragt dazu vorteilhaft an seinem Ende in eine rechteckige Vertiefung an dem Maschinenteil 6. An der von dem Maschinenteil 6 abgewandten Stirnseite der Dämpfungsvorrichtung 8' ist ein Abrundung 21 vorgesehen, die zu einem Boden 22' des Aufnahmeraums 7' benachbart ist. Der Boden 22' ist zu der Abrundung 21 entsprechend ausgerundet, so dass sich eine Berührfläche 9' als Reibfläche ergibt.

Im Betrieb weicht der Reibungsdämpfer 1' Schwenkbewegungen des Spann- arms 2 seitlich aus, wobei der Reibkörper 8' über die Reibfläche 9' gleitet und dabei die Schwenkbewegungen dämpft. Zusätzlich können innerhalb der Dämpfungsvorrichtung 8' Reibdämpfungsmittel gemäß der Figur 1 angeordnet sein.

Die Figuren 4a und 4b zeigen ein Rollenlager 17, über das die Kompensations- bewegungen zwischen dem Reibungsdämpfer 1 und dem Maschinenteil 6 ausgleichbar sind. Das Rollenlager 17 weist eine Rolle 27 auf, die an einem Drehlager 26 eines Verbindungsstücks 30 zu dem Kolben 4 bzw. dem Reibungsdämpfer 1 befestigt ist. Die Rolle 27 stützt sich dabei an dem Maschinenteil 6 ab.

Fig. 5 zeigt eine weitere Möglichkeit, eine Bewegung zwischen dem Kolben 4

und der Kolbenabstützung an dem Maschinenteil 6 zu erlauben. Dabei ist eine Arre 18 mit einer Rolle 23 vorgesehen, die in einer halbkreisförmigen Ausnehmung 25 eines Verbindungsstücks 30' zu dem Kolben 4 mit einem Kugellager 24 gelagert ist.

Die Fig. 6 zeigt schließlich eine Dämpfungsvorrichtung, bei der eine Vorspannfeder 19 vorgesehen ist. Zur Vereinfachung sind hier nur die aus dem Spannarm 2 herausstehenden Details gezeigt. Die Feder 19 ist vorteilhaft als eine zylindrische Schraubendruckfeder ausgebildet. Sie umfasst den Kolben 4 mit der abgerundeten Stirnfläche 5 koaxial und stützt sich zwischen der Außenwand 20 des Spannarms 2 und einer Umrandung 31 der Gegenfläche 13 an dem Maschinenteil 6 ab.

Bei Schwenkbewegungen des Spannarms 2 rollt die Abrundung 5 auf der Flä- che 13 ab. Dabei wird die Feder 19 verkippt und gestaucht bzw. gedehnt. Die Federkraft wirkt dieser Bewegung entgegen, wodurch eine Spannkraft über den Spannarm 2 auf das Zugmittel übertragen wird. Die Feder 19 kann mit einer Vorspannung zwischen dem Arm 2 und dem Maschinenteil 6 eingeklemmt sein, so dass sie über die Drehachse 3 des Spannarms 2 eine permanente Vorspan- nung des Zugmittels bewirkt, die bei einer entsprechenden Auslegung die gesamte nötige Vorspannung zur Sicherstellung eines Reibschlusses zwischen dem Zugmittel und einer (nicht dargestellten) Riemenscheibe, auf dem das Zugmittel abläuft, zur Verfügung stellt, so dass die Dämpfungsvorrichtung gleichzeitig als eine Zugmittelvorspanneinheit und als eine Dämpfungseinheit fungiert.

Bezugszeichenliste

1 Reibungsdämpfer

2 Spannarm

3 Drehachse

4, 4' Kolben

5, 5' Kolbenstirnfläche

6 Maschinenteil

7, 7' Aufnahmeraum

8 Reibkörper

8' Dämpfungsvorrichtung

9, 9' Reibfläche

10 Gleitkörper

11 Federelement

12 Unterseite

13 Gegenfläche

14 Verbindung

15 Halterung

16 Spiel

17 Rollenlager

18 Arre

19 Federelement

20 Seitenwand

21 Abrundung

22,22' Boden

23 Rolle

24 Kugellager

25 Ausnehmung

26 Drehlager

27 Rolle

28 Profilverbreiterung

Längsachse , 30" Verbindungsstück

Umrandung

Außenwand Reibkörper

Innenwand Gleitkörper

Außenwand Gleitkörper

Wandung Aufnahmeraum

Kontaktfläche