HARTMANN BERND (DE)
PRALLE GUNNAR (DE)
HARTMANN BERND (DE)
US5599245A | 1997-02-04 | |||
DE3728158A1 | 1989-03-09 | |||
US5257680A | 1993-11-02 | |||
US2842410A | 1958-07-08 | |||
GB595578A | 1947-12-09 | |||
US1798125A | 1931-03-24 | |||
US3177559A | 1965-04-13 | |||
DE19540706A1 | 1997-05-07 | |||
GB965868A | 1964-08-06 | |||
FR2529979A1 | 1984-01-13 | |||
DE3419969A1 | 1985-07-18 | |||
DE3728158A1 | 1989-03-09 | |||
CH316236A | 1956-09-30 | |||
CH324987A | 1957-10-15 |
1. | Spannvorrichtung für einen Riementrieb, mit einem Vorrichtungsgehäuse (5) zur Aufnahme von Federund Dämpfungsmitteln, mit einem daran drehbar gelagerten Spannarm (4) sowie mit einem an dem freien Ende des Span narms (4) angeordneten Andrückmittel (3), dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpfungsmittel aus einem hohlzylindris chen Außenteil (7,10, 13) und einem zylindrischen Innenteil (8,11, 14) besteht, zwischen denen Wälz oder Gleitkörper (9,12, 15) angeordnet sind, und dass die Innenseite des Außenteils (7,10, 13), die Oberfläche des Innenteils (8,11, 14) und/oder die Wälzoder Gleitkörpern (9,12, 15) derart ausgebildet sind, dass an diesen oder an der diesen Bauteilen gegenüberliegenden Fläche bei deren Beauf schlagung mit einer Kraft (F1, F2) und bei Relativbewegung zueinander eine den Rolloder Gleitwiderstand der Wälzoder Gleitkörper (9, 12, 15) erhö hende makroskopische Oberflächenverformung eintritt. |
2. | Spannvorrichtung für einen Riementrieb nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, dass die mit den Wälzoder Gleitkörpern (9,12, 15) in Kon takt gelangende Seite (18) des Außenteils (7) und/oder die Seite (19, 20) des Innenteils (8,14) ein selbsttätig reversibel elastisches Deformationsver halten aufweisen. |
3. | Spannvorrichtung für einen Riementrieb nach Anspruch 2, dadurch ge kennzeichnet, dass das Außenteil (7) und das Innenteil (8,14) aufeinander zuweisende Oberflächen (18,19, 20) aus einem Elastomer oder aus einem anderen selbsttätig reversibel elastischen Werkstoff, vorzugsweise einem Polymerwerkstoff besteht. |
4. | Spannvorrichtung für einen Riementrieb nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, dass die Wälzkörper (12) aus einem Elastomer oder aus ei nem anderen selbsttätig reversibel elastischen Werkstoff, vorzugsweise ei nem Polymerwerkstoff bestehen. |
5. | Spannvorrichtung für einen Riementrieb nach Anspruch 4, dadurch ge kennzeichnet, dass elastisch nicht verformbare Wälzkörper (17) zwischen der elastisch nicht verformbaren Innenseite des Gehäuseaußenteils (10) und der elastisch nicht verformbaren Oberfläche des Gehäuseinnenteils (11) angeordnet sind. |
6. | Spannvorrichtung für einen Riementrieb nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser der elastisch verformbaren Wälz körper (12) größer ist als der Durchmesser der elastisch nicht verformbaren Wälzkörper (17). |
7. | Spannvorrichtung für einen Riementrieb nach wenigstens einem der An sprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenseite des Au ßenteils (7,10, 13), die Oberfläche des Innenteils (8,11, 14) und/oder die Oberfläche der Wä ! z oder Gteitkörper (9,12, 15) aus einer flexiblen Materi alschicht besteht, die ein zähflüssiges Material (16) einschließt. |
8. | Spannvorrichtung für einen Riementrieb nach wenigstens einem der vorhe rigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wälzoder Gleitkör per (9,15, 17) aus einem metallischen Werkstoff bestehen. |
9. | Spannvorrichtung für einen Riementrieb nach wenigstens einem der vorhe rigen Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfungsmittel Bestandteile eines Wälzlagers, vorzugsweise eines Kegelrollen, Schrägku geloder Rillenkugellagers insbesondere zur Lagerung des Spannarms (4) sind. |
10. | Spannvorrichtung für einen Riementrieb nach Anspruch 8, dadurch ge kennzeichnet, dass die Wälzoder Gleitkörper (9,12, 15,17) eine kugel förmige, zylindrische, kegelige oder nadelförmige Geornetrie aufweisen. |
11. | Spannvorrichtung für einen Riementrieb nach wenigstens einem der vorhe rigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenseite des Au ßenteils (13) oder die Oberfläche des Innenteils (14) über eine starre Ober fläche mit darauf ausgebildeten Gleitkörpern (15) verfügt, während die ge genüberliegende Oberfläche aus einem Material (20) mit viskoelastischem oder selbsttätig reversibel elastischern Deformationsverhalten besteht. |
12. | Spannvorrichtung für einen Riementrieb nach wenigstens einem der vorhe rigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Andrückmittel (3) als Rolle oder Gleitschuh ausgebildet ist. |
Anwendungsgebiet der Erfindung Die Erfindung betrifft eine Spannvorrichtung für einen Riementrieb, mit einem Vor- richtungsgehäuse zur Aufnahme von Feder-und Dämpfungsmitteln, mit einem daran drehbar gelagerten Spannarm sowie mit einem an dem freien Ende des Spannarms angeordneten Andrückmittel.
Hintergrund der Erfin dung Zur Vermeidung des Durchrutschens eines Antriebsriemens auf den Antriebs- scheiben eines Riementriebes wird der Antriebsriemen in der Regel mittels einer zwischen den Antriebsscheiben auf den Riemen wirkenden Spannvorrichtung von seinem unbeeinflussten Urnschlingungsweg ausgelenkt und so die notwendige Vorspannkraft erzeugt, die den Riemen auf die Antriebsscheiben drückt. Derartige Spannvorrichtungen bestehen im wesentlichen aus einem drehfest angeordneten Gehäuse, an dem ein Spannarm für eine Riemena ndrückrolle schwenkbar gelagert ist. In dem Gehäuse befindet sich eine Feder-Därmpfungs-Einrichtung, wobei sich die Feder einerseits an dem Gehäuse abstützt und mit ihrem anderen Ende auf den Spannarm wirkt. Der Dämpfungsmechanismus sorgt dafür, dass die in einem solchen Antriebssystem auftretenden Riemenschwingungen auf ein erträgliches Maß begrenzt werden. Eine solche Dämpfungsvorrichtung besteht gemäß dem Stand der Technik üblicherweise aus Bremskörpern, die entweder an dem Gehäu- se oder an dem Spannarm befestigt sind und mit einer bestimmten Anpresskraft auf eine in Bezug auf die Drehbewegung des Spannarms wirksame Gegenfläche wirken. Derartige Riemenspannvorrichtungen sind beispielsweise aus der DE 34 19 969 A1 und der DE 37 28 158 A1 bekannt, bei denen ringförmige gummielasti- sche Elemente die Brems-bzw. Schwingungsdämpfungsfunktion erfüllen. Nachtei- lig bei diesen Dämpfungsvorrichtungen ist, dass diese einem abrasiven Verschleiß unterliegen und zum Teil auch Schmierstoffe eingesetzt werden müssen, um eine gewünschte Dämpfungswirkung zu erzielen.
Zudem zeigt die CH 31 62 36 sowie die CH 32 49 87 Wälzlager, die im wesentli- chen aus einem Außenteil, einem Innenteil und dazwischen angeordneten gum- mielastischen Wälzkörpern bestehen. Bei diesen Wälzlagern ist der Abstand zwi- schen den relativ zueinander beweglichen Lagerteilen kleiner als der Durchmesser der Wälzkörper vor deren Einsetzen in das Wälzlager, so dass auf die eingesetz- ten Wälzkörper eine radial wirkende Vorspannung wirkt. Die Wälzkörper weisen vor ihrem Einführen in den Raum zwischen dem Lagerinnenteil und dem Lagerau- ßenteil einen annähernd runden Querschnitt auf. Je nach der den Wälzkörpern erteilten Vorspannung leisten diese infolge molekularer Umlagerung innerhalb der- selben, die jedoch ohne weitere äußere Formänderung verlaufen, einer Verdre- hung der beiden genannten Teile in Bezug zueinander einen größeren oder kleine- ren Widerstand. Derartige Lager sind gemäß dieser Druckschriften auch bis zu einem gewissen Grad als Bewegungsdämpfer einsetzbar.
Aufgabe der Erfindung Ausgehend von diesem Stand der Technik besteht die Aufgabe an die Erfindung darin, eine Riemenspannvorrichtung gemäß der DE 34 19 969 A1 derart weiterzu- entwickeln, dass eine kostengünstigere Herstellung sowie ein besseres Betriebs- verhalten darstellbar sind.
Zusammenfassung der Erfindung Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den Merkmalen des Hauptanspruchs, während vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung den Unteransprüchen entnehmbar sind.
Demnach ist vorgesehen, dass die Spannvorrichtung für einen Riementrieb mit einem Vorrichtungsgehäuse zur Aufnahme von Feder-und Dämpfungsmitteln, rnit einem daran drehbar gelagerten Spannarm sowie mit einem an dem freien Ende des Spannarms angeordneten Andrückmittel so ausgebildet ist, dass das Däm p- fungsmittel aus einem hohlzylindrischen Außenteil und einem zylindrischen I n- nenteil besteht, zwischen denen Wälz-oder Gleitkörper angeordnet sind, wobei die Innenseite des Außenteils, die Oberfläche des Innenteiis und/oder die Wäl z- oder Gleitkörpern derart ausgebildet sind, dass an diesen oder an der diesen Bauteilen gegenüberliegenden Fläche bei deren Beaufschlagung mit einer Kraft und bei Relativbewegung zueinander eine den Roll-oder Gleitwiderstand der Wälz-oder Gleitkörper erhöhende und dämpfend wirkende makroskopische Ober- flächenverformung der Bauteile entsteht. Dabei kann das Außenteil als Gehäuse- außenteil und das Innenteil als Gehäuseinnenteil ausgebildet sein.
Es kann zudem vorgesehen sein, dass eine oder beide der sich gegenüberliegen- den Seiten von Außenteil und Innenteil der Dämpfungsvorrichtung viskoselastisch oder selbsttätig reversibel nachgiebig ausgebildet sind und die Wälz-oder Glei t- körper aus einem metallischen Werkstoff bestehen. Bei einer Relativbewegung von Innenteil und Außenteil zueinander sowie bei Beaufschlagung der Wälzkörper mit einer Anpresskraft können diese Wälzkörper so in diese elastische Schicht eindringen und dort entlang ihrer Rollbahn ständig Verformungsarbeit leisten, di e dämpfend auf die Bewegung des Spannarmes wirkt. Dieses Deformationsverha 1- ten wird z. B. dadurch erreicht, dass das Außenteil undloder das Innenteil der Dämpfungsvorrichtung aufeinander zuweisende Oberfläche haben, die aus einem Elastomer oder einem anderen, vorzugsweise einem Polymerwerkstoff bestehen, die eine reversible Verformung der Oberflächen zulassen.
Dagegen kann in einer anderen Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, dass das Innenteil und das Außenteil starre Oberflächen aufweisen und die Wälz- körper aus einem Elastorner oder einem anderen elastischen Werkstoff bestehen.
Dadurch wird erreicht, dass diese Wälzkörper bei Beaufschlagung mit einer Vor- spann-oder Normalkraft in makroskopischen Dimensionen derart verformt werden, dass bei einer Bewegung des Außenteils oder des Innenteils relativ zueinander die Verformungsarbeit dämpfend auf die Beweglichkeit des Spannarms der Spannvor- richtung wirkt. Bei dieser Dämpfungsvorrichtung sind zudem elastisch nicht ver- formbare Wälzkörper zwischen der Innenseite des Außenteils und der Oberfläche des Innenteils angeordnet, die als Abstandshalter für die elastisch verformbaren Wälzkörper dienen. Dabei ist der Durchmesser der elastisch verformbaren Wälz- körper größer als der Durchmesser der elastisch nicht verformbaren Wälzkörper.
In einer weiteren Variante der Erfindung besteht die Innenseite des Außenteils, die Oberfläche des Innenteils und/oder die Oberfläche der Wälz-oder Gleitkörper aus einer flexiblen bzw. elastischen Materialschicht, die ein zähflüssiges Material ein- schließt, wobei die Wälzkörper wiederum aus einem Material bestehen, das nicht selbstständig reversibel verformbar ist.
Eine andere Variante des erfindungsgemäßen Konstruktionsprinzips sieht vor, dass die Innenseite des Außenteils oder die Oberfläche des Innenteils eine starre Oberfläche mit darauf ausgebildeten Gleitkörpern hat, während die gegenüberlie- gende Oberfläche eine vergleichsweise weiche Oberfläche aus einem Material mit selbsttätig reversibel elastischem Deformationsverhalten aufweist.
Schließlich kann vorgesehen sein, dass die Dämpfungsvorrichtung ein Bestand- teil des Schwenklagers für den Spannarm ist und dabei vorzugsweise als Kegel- rollen-, Schrägkugel-oder Rillenkugellager ausgebildet ist, wobei die Wälz-oder Gleitkörper eine kugelförmige, zylindrische, kegelige oder nadelförmige Geometrie aufweisen können.
Letztlich wird es als sinnvoll angesehen, wenn das Andrückmittel der Spannvor- richtung als Rolle oder Gleitschuh ausgebildet ist.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen Die Erfindung lässt sich anhand von Ausführungsbeispielen erläutern, die in der beigefügten Zeichnung dargestellt sind. Darin zeigen : Figur 1 eine schematische Darstellung einer Riemenspannvorrichtung, Figur 2 eine schematische Querschnittsdarstellung der Dämpfungs- vorrichtung der Riemenspannvorrichtung, Figur 3 eine andere Variante der Dämpfungsvorrichtung und Figur 4 eine wälzkörperlose Dämpfungsvorrichtung.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen Die Darstellung gemäß Figur 1 zeigt eine schematische Seitenansicht einer Rie- menspannvorrichtung 1, mit der ein Antriebsriemen 2 in eine vorgespannte Lage ausgelenkt ist. Die Riemenspannvorrichtung 1 besteht im wesentlichen aus einem Gehäuse 5, das mittels eines Anschlussstücks 6 drehfest an einem Bauteil 16 ei- ner Antriebsvorrichtung befestigt ist. An dem freien Ende dieses Anschlussstücks 6 ist ein Innenteil 8 des Gehäuses 5 unverdrehbar befestigt, das koaxial von einem Gehäuseaußenteil 7 umgeben ist. Zwischen diesen beiden Gehäuseteilen 7, 8 sind Wälzkörper 9 eingelegt, so dass das Gehäuseaußenteil 7 und das Ge- häuseinnenteil 8 gegeneinander verdrehbar sind.
Mit dem Gehäuseaußenteil 7 ist ein Spannarm 4 verbunden, der an seinem freien Ende eine Andrückrolle 3 für den Antriebsriemen 2 trägt. Der Spannarm 4 wird zusammen mit der Andrückrolle 3 von einer hier nicht gesondert dargestellten Fe- der mit einer Kraft F gegen den Antriebsriemen 2 gedrückt, so dass dieser ent- sprechend vorgespannt ist.
Die Riemenspannvorrichtung 1 verfügt zudem über einen Dämpfungsmechanis- mus, der dafür sorgt, dass der Spannarm 4 ruhig an dem Antriebsriemen 2 anliegt und nicht aufgrund von Riemenschwingungen zu Drehschwingungen angeregt wird.
Wie Figur 2 entnehmbar ist, besteht die dort gezeigte Ausführungsform der erfin- dungsgemäßen Dämpfungsvorrichtung abdeichend von den bisher üblichen Dämpfungssystemen aus makroskopisch nicht verformbaren Wälzkörpern 9, die zwischen den makroskopisch selbsttätig reversibel verformbaren Oberflächen 18, 19 des Außenteils 7 und des Innenteils 8 des Gehäuses 5 angeordnet sind. Diese verformbaren Oberflächen 18,19 können aus einer Eiastomerschicht oder einer anderen geeigneten Polymermaterialschicht gebildet sein, die auf der Innenseite des Gehäuseaußenteils 7 und/oder auf der Außenseite des Innenteils 8 ausgebil- det sind.
Die zwischen dem Gehäuseinnenteil 8 und dem Gehäuseaußenteil 7 angeordne- ten Wälzkörper 9 verursachen bei einer Beaufschlagung dieser Teile 7,8 mit einer Kraft F1, F2 eine elastische Verformung der Oberflächen 18,19 des Gehäuseau- ßenteils 7 und des Gehäuseinnenteils 8, die sich nach dem Vorbeiziehen der Wälzkörper 9 infolge der Relativbewegung dieser beiden Teile 7, 8 zueinander wieder zurückbilden. Die aufgewandte Verformungsenergie äußert sich bezüglich der Wälzkörper 9 in einem erhöhten Rollwiderstand im Vergleich zu nicht verform- baren Rollflächen, die für das Riemenspannsystem als Dämpfungseffekt genutzt wird. Die auf die Wälzkörper 9 wirkende Kraft F1, F2 wird dabei vorzugsweise durch eine axial auf das Gehäuseaußenteil 7 oder das Gehäuseinnenteil 8 wirken- de Axialfeder erzeugt, die hier aber nicht gesondert dargestellt ist.
In einer anderen Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, dass we- nigstens eine der aufeinander zuweisenden O berflächen des Gehäuseaußenteils 7 und/oder des Gehäuseinnenteils 8 aus einer flexiblen Kunststofffolie bestehen.
Diese flexible Kunststofffotie sch) ießt dabei zwischen sich und dem metallischen Teil des Geäuseinnen-und/oder Gehäuseatßenteils 7,8 eine viskoelastische Flüssigkeit ein, die für die gewünschte und auf die Drehbewegung des Spannarms 4 dämpfend wirkende elastische Verformung der Kunststofffolie bei einem Vorbei- rollen der Wälzkörper 9 sorgt.
Die Wälzkörper 9 selbst können als Stahlkugeln ausgebildet und Bestandteile des Wälzlagers sein, mit dem die Verschwenkbarkeit des Spannarms 4 erreicht wird.
Dieses Kugellager kann als Kegelrollen-, als Schrägkugel-oder auch als Rillenku- gellager ausgebildet sein, wobei die Wälzkörper 9 über eine kugelförmige, eine zylindrische, eine kegelförmige oder eine nadelförmige Geometrie verfügen kön- nen. Diese Integration der Dämpfungsvorrichtung in das Kugellager für den Span- narm 4 erlaubt eine besonders kompakte und kostengünstige Herstellung der er- findungsgemäßen Riemenspannvorrichtung.
In der in Figur 3 dargestellten Variante der erfindungsgemäßen Riemenspannvor- richtung weisen die Innenseite des Gehäuseaußenteils 10 und die Außenseite des Gehäuseinnenteils 11 eine harte und makroskopisch nicht verformbare Oberfläche auf. Zwischen diesen Gehäuseteilen sind Wälzkörper 17 angeordnet, die nicht ela- stisch verformbar sind und den Abstand zwischen der Innenseite des Gehäuseau- ßenteils 10 und der Oberfläche des Gehäuseinnenteils 11 unter Einwirkung einer Kraft F1, F2 bestimmen. Zudem sind in diesem Zwischenraum Wälzkörper 12 an- geordnet, die reversibel elastisch verformbar sind, so dass bei deren Abrollen Verformungsarbeit geleistet werden muss.
Wie Figur 3 deutlich entnommen werden kann, ist der Abstand zwischen der In- nenseite des Gehäuseaußenteils 10 und der Oberfläche des Gehäuseinnenteils 11 so gewählt, dass er geringer ist als der Durchmesser eines elastisch noch nicht verformten und zunächst annähernd kreisrunden Wälzkörpers 12. Diese Wälzkör- per 12 können aus einem Elastomer oder einem anderen sich selbsttätig reversibel verformenden Polymermaterial bestehen. Zudem kann vorgesehen sein, dass die Wälzkörper 12 aus einer kugelförmigen Kunststofffolie bestehen, die eine viskoe- lastische Flüssigkeit 16 in sich einschließt.
Die elastisch nicht verformbaren Wälzkörper 17 erfüllen neben ihren üblichen La- geraufgaben in einem Wälzlager auch die Funktion von Abstandshaltern für die im Durchmesser an sich größeren elastischen Wälzkörper 12, so dass dieses dämp- fend wirkende Lager für den Spannarm 4 einer Riemenspannvorrichtung 1 gege- benenfalls auch ohne eine eine Axialkraft auf die elastischen Wälzkörper 12 er- zeugende Feder herstellbar ist. Bei dieser Ausführungsform der Erfindung wirkt allein durch das formschlüssige Zusammenfügen der beiden Gehäuseteile 7,8 unter Zwischenlage der elastisch nicht verformbaren Wälzkörper 17 auf die ela- stisch verformbaren Wälzkörper 12 eine Normalkraft F1, F2, die im statischen Zu- stand eine Abplattung der Wälzkörper 12 und bei einer Relativbewegung von Ge- häuseaußenteils 10 und Gehäuseinnenteils 11 zueinander eine umlaufende De- formation der elastischen Wälzkörper 12 verursacht. Auf diese Weise wird ein Rollwiderstand erzeugt, in dessen Folge eine Dämpfungswirkung auf die Auslenk- bewegung des Spannarms 4 der Riernenspannvorrichtung 1 bewirkt wird.
Figur 4 zeigt dagegen eine andere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kon- struktionsprinzi ps, bei der die Dämpfungsvorrichtung ohne Wälzkörper zwischen der Innenseite des Gehäuseaußenteils 13 und der Oberfläche des Gehäusein- nenteils 14 auskommt. Dazu sind an der Innenseite des Gehäuse-außenteils 13 starre Gleitkörper 15 ausgebildet, deren radial nach innen weisenden Enden sich in das elastisch reversibel verformbare Material 20 des Gehäuseinnenteils 14 hin- eindrücken. Bei einer durch den horizontalen Pfeil angedeuteten Relativbewegung dieser beiden Gehäuseteile 13,14 zueinander und dem Einwirken einer Kraft F1, F2 auf wenigstens eines dieser Gehäuseteile verursachen die Gleitkörper 15 eine Verformung des elastischen Materials 20 des Gehäuseinnenteils 14, die sich selbsttätig reversibel zurückbildet, wenn der jeweilige Gleitkörper 15 sich von die- sem Ort wegbewegt. Die dazu notwendige Verformungsarbeit verursacht das be- schriebene Dämpfungsverhalten hinsichtlich der Bewegbarkeit des Spannarmes 4.
Bei dieser Dämpfungsvorrichtung wird im Einzelfall ein Schmiermittel zwischen den in Kontakt geratenden Oberflächen einzusetzen sein, mit dessen Hilfe ggf.
Adhäsionskräfte zwischen den Gleitkörpern 15 und der Innenteiloberfläche 20 vermindert werden.
Bezugszahlen liste 1 Riemerispannvorrichtung 2 Antriebsriemen 3 Andrückmittel 4 Spannarm 5 Gehäuse 6 Anschlussstück 7 Außenteil 8 Innenteil 9 Wälzkörper 10 Außenteil 1 1 Innenteil 12 Wälzkörper 13 Außenteil 14 Innenteil 15 Gleitkörper 16 Zähflüssiges Material<BR> 17 Nichtelastischer Wälzkörper 18 Reversibel elastisches Material 19 Reversibel elastisches Material 20 Reversibel elastisches Material F 1 Kraft F2 Kraft