Spannvorrichtung für einen Zugmitteltrieb mit richtungsabhängiger Dämpfung

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Spannvorrichtung für einen eine Kette oder einen Riemen aufweisenden Zugmitteltrieb mit einem an einer Brennkraftmaschine ortsfest befestigbaren, eine Dämpfungseinrichtung zur richtungsabhängigen Dämpfung der Schwenkbewegung aufweisenden Lager, an dem ein Spannarm schwenkbar gelagert ist.

Hintergrund der Erfindung

Spannvorrichtungeπ für Zugmitteltriebe werden eingesetzt, um eine kontinuier¬ liche Vorspannung des Riemens oder der Kette aufrecht zu erhalten. Am Ende des Spannarms ist ein Spannmittel, insbesondere eine Spannrolle oder ein Spannschuh angebracht, die bzw. der durch die Wirkung eines Federelements gegen das Zugmittel angefedert ist. Auf diese Weise wird eine federnde Ab- Stützung des Spannmittels an dem Zugmittel sichergestellt. Die Spannvorrich¬ tung weist eine drehrichtungsabhängige Dämpfungseinrichtung auf, um Oszil¬ lationen des Zugmittels zu dämpfen. Die Dämpfung von unerwünschten Schwingungen erhöht die Lebensdauer des Zugmittels und der das Zugmittel berührenden Bauteile, darüber hinaus verhindert die Dämpfungseinrichtung die Entstehung von unerwünschten Geräuschen. Es sind bereits unterschiedliche Dämpfungseinrichtungen vorgeschlagen worden, um eine richtungsabhängige Dämpfung der Schwenkbewegung zu realisieren.

In der DE 44 14 213 A1 wird ein Riemenspanner mit gerichteter Reibungs- dämpfung vorgeschlagen, der zwei separate Reibflächen aufweist, die eine axiale bzw. eine radiale Reibkraft erzeugen.

Aus der DE 44 31 801 A1 ist eine Spanneinrichtung mit in Umfangsrichtung

verlaufenden keilförmigen oder sägezahnartigen Rampen, die als Reibelemen¬ te dienen, bekannt.

Ein Spannsystem mit einem kreisringförmig gestalteten Reibelement wird in der DE 100 21 708 A1 offenbart. Das kreisringförmig gestaltete Reibelement weist eine Trennfuge in der Form eines Längsschlitzes auf und liegt zwischen einem ortsfesten Lagerzapfen und dem beweglichen Spannarm.

Ein Nachteil der bekannten Spannvorrichtungen mit richtungsabhängiger Dämpfung besteht darin, dass die Grundreibung des Dämpfungsmechanismus auf einem hohen Niveau liegt, was in einer unerwünschten Erwärmung resul¬ tiert und entweder eine höhere Temperaturbeständigkeit der eingesetzten Werkstoffe oder eine ausreichende Wärmeabfuhr erfordert.

Zusammenfassung der Erfindung

Der Erfindung liegt daher das Problem zugrunde, eine Spannvorrichtung an¬ zugeben, die die genannten Nachteile vermeidet und eine richtungsabhängige Dämpfung der Schwenkbewegung ermöglicht, ohne dass es zu einer übermä- ßigen Erwärmung kommt.

Zur Lösung dieses Problems ist bei einer Spannvorrichtung der eingangs ge¬ nannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Dämpfungseinrichtung ein über ein Gewinde mit einem Konus verschraubtes Lagerbauteil aufweist und die Konusfläche eine erste Reibfläche bildet, die zum Dämpfen der Schwenk¬ bewegung eine zweite, an dem Spannarm angeordnete Reibfläche berührt.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass die beiden Reibflächen nach dem Wirkprinzip eines Bewegungsgewindes drehrichtungsabhängig unter- schiedliche Anpressdrucke erfahren. Die Reibflächen sind konusförmig ausge¬ bildet, eine Reibfläche ist an dem Spannarm im Bereich der Lagerung des Spannarms angeordnet, die andere Reibfläche befindet sich an der Außenseite des Konus, der ein Gewinde aufweist, über das er mit dem ortsfesten Lager-

bauteil abgestützt ist. Dementsprechend erfährt der Spannarm in Wirkrichtung (Riemenschwingungsdämpfung) ein weitaus höheres Reibmoment als in Spannrichtung. Die Reibcharakteristik lässt sich durch die Kombination aus Bewegungsgewindeparameter, Konuswinkel und Federkräfte einstellen.

Es wird bevorzugt, dass das Lagerbauteil der erfindungsgemäßen Spannvor¬ richtung ein Außengewinde und der Konus ein Innengewinde aufweisen. Bei einer derartigen Ausgestaltung kann das Lagerbauteil beispielsweise als Ge¬ windeteil ausgebildet sein, das ortsfest an dem Gehäuse einer Brennkraftma- schine befestigt wird. Das Gewinde des Konus ist daran angepasst und weist eine äußere Konusfläche auf, die als Reibfläche dient, die Symmetrieachse des Konus ist gleichzeitig die Mittelachse des Gewindes. Der Konus weist im¬ mer Kontakt mit dem Hebelarm und der Gewindehülse auf. Dies wird durch die Kraftbeaufschlagung einer Torsionsfeder gewährleistet.

Es wird besonders bevorzugt, dass das Gewinde als Bewegungsgewinde aus¬ gebildet ist, insbesondere als Trapez-, Sägen- oder Rundgewinde.

Es wird bevorzugt, dass zwischen dem Lagerbauteil und dem Gewindeteil ein Reibschluss über die Konen vorliegt.

Eine noch höhere Zuverlässigkeit der erfindungsgemäßen Spannvorrichtung kann erzielt werden, wenn die erste und die zweite Reibfläche durch ein Fe¬ derelement aneinandergedrückt werden.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass das Federelement als Spiraldruckfeder ausgebildet ist, die sich mit einem Ende an dem Konus und mit dem anderen Ende an dem Lagerbauteil abstützt. Alternativ ist es auch denkbar, das Federelement als Tellerfeder auszubilden, die sich einerseits an dem Konus und andererseits an dem Lagerbauteil abstützt. In beiden Fällen wirkt das Federelement auf den Konus und drückt diesen gegen die Reibfläche an dem Spannarm, sodass die beiden Reibflächen zuverlässig und gleichmäßig aneinander gedrückt werden. Selbstverständlich sind bei

Verwendung von ausschließlich axial wirkenden Federn die Bewegungsgewin¬ de „selbsthemmungssicher" zu gestalten. Auch sind mehrgängige Bewegungs¬ gewinde denkbar.

Es liegt auch im Rahmen der Erfindung, das Lagerbauteil mit zwei gegenläufi¬ gen Gewindeabschnitten auszubilden, auf die jeweils ein Konus geschraubt ist, wobei die Konusflächen als Reibflächen ausgebildet sind, die jeweils Reibflä¬ chen des Spannarms berühren. Eine derartige Anordnung weist den Vorteil auf, dass die zur Verfügung stehende Reibfläche dadurch sehr stark vergrößert wird, sodass insgesamt größere Reibmomente aufgenommen werden können. Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, dass die Reibkräfte und -momente gleichmäßiger übertragen werden.

Analog wie bei der Spannvorrichtung mit einem Konus werden die einander berührenden Reibflächen jeweils durch Federelemente aneinander gedrückt. Dementsprechend können die Federelemente als Spiraldruckfedern ausgebil¬ det sein, die sich einerseits an dem Konus und andererseits an dem Lagerbau¬ teil abstützen. Es ist auch möglich, das Federelement im Inneren des Konus anzuordnen, sodass dieser eine umlaufende konusförmige Ausnehmung auf- weist, in der das Federelement einsetzbar ist.

Bei anderen Ausführungen kann die erfindungsgemäße Spannvorrichtung auch als Tellerfedern ausgebildete Federelemente aufweisen, die sich einerseits an dem Konus und andererseits an dem Lagerbauteil abstützen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden anhand von Ausfüh¬ rungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Figuren erläutert. Die Figuren sind schematische Darstellungen und zeigen:

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Spann¬ vorrichtung;

Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einem Konus; und

Fig. 3 ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung mit zwei Konen.

Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 zeigt in einer teilweise geschnittenen Ansicht ein erstes Ausführungsbei- spiel der Erfindung, die insgesamt mit 1 bezeichnete Spannvorrichtung besteht im Wesentlichen aus einem Spannarm 2, der über ein Lager schwenkbar gela¬ gert ist. In Fig. 1 ist nur der für die Erfindung relevante Teil des Spannarms gezeigt, an dem nicht dargestellten freien Ende des Spannarms 2 ist eine Spannrolle angebracht, die federbelastet an einem Riemen oder einer Kette des Zugmitteltriebs anliegt. Der Aufbau derartiger Spannvorrichtungen ist be¬ kannt und wird daher an dieser Stelle nicht im Detail erläutert.

Der Spannarm 2 ist um eine Achse 3 schwenkbar gelagert. Der Endabschnitt des Spannarms 2 ist dazu als ringförmige Lagerhülse 4 ausgebildet, die Öff- nungen der Lagerhülse 4 erweitern sich zu beiden Seiten konusförmig nach außen. Dadurch weist die Lagerhülse 4 Reibflächen 5, 6 auf, an denen jeweils ein Konus 7, 8 anliegt, dessen Konuswinkel an die Reibflächen 5, 6 angepasst ist. Die Konen 7 und 8 sind mit einem Gewindeteil 9 verschraubt. Dieses wie¬ derum ist über Schrauben 11 , 12 mit einem Gehäuse 13 verschraubt, das orts- fest an dem Gehäuse einer Brennkraftmaschine befestigbar ist. Der Spannarm 2 und seine im Inneren der Lagerhülse 4 angeordneten Reibflächen 5, 6 bilden den beweglichen Teil der Lagerung. Die Dämpfungseinrichtung wird durch die Paare der Reibflächen 5, 15 und 6, 14 gebildet.

Während des Betriebs der Brennkraftmaschine kann es durch das Ein- oder Ausschalten einzelner Aggregate oder durch andere dynamische Effekte zu Oszillationen und Ungleichförmigkeiten der Bewegung des Zugmittels kommen, diese Schwingungen übertragen sich auf die an dem freien Ende des Spann-

arms 2 angebrachte Spannrolle, sodass der durch ein nicht dargestelltes Fe¬ derelement vorgespannte Spannarm 2 eine Schwenkbewegung um die Achse 3 durchführt, durch die eine gleichbleibende Riemenspannung erzielt wird.

Die Reibfläche 6 der Lagerhülse 4 liegt der Reibfläche 14 des Konus 8 gegen¬ über. An der anderen Seite der Lagerhülse 4 berührt die Reibfläche 5 die Reib¬ fläche 15 des Konus 7. Bei einer Schwenkbewegung des Spannarms 2 um die Achse 3 kommt es an den Reibflächen zur Umwandlung von Bewegungsener¬ gie in Wärme.

Das Gewindeteil 9 weist an den Enden Außengewinde auf, die als Bewe¬ gungsgewinde ausgebildet sind. Die Gewinde des Gewindeteils 9 sind gegen¬ läufig zueinander orientiert, sodass die Konen 7, 8 entweder gleichzeitig nach außen oder synchron nach innen in die Lagerhülse 4 geschraubt werden kön- nen.

An der nach außen weisenden Stirnseite der Konen 7, 8 sind jeweils Tellerfe¬ dern 16 angeordnet, die sich einerseits an dem Konus 7, 8 und andererseits an einer Abstützfläche des Gewindeteils 9 abstützen. Unter der Wirkung der TeI- lerfeder 16 werden die Konen 7, 8 stets mit einer bestimmten Mindestanpress- kraft gegen die gegenüberliegende Reibfläche 5, 6 der Lagerhülse 4 gepresst. Auf diese Weise wird das vorhandene Gewindespiel ausgeglichen.

Fig. 2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel einer Spannvorrichtung mit einem Konus. Fig. 2 ist eine geschnittene Ansicht und zeigt eine Hälfte der Spannvor¬ richtung.

Der Konus 17 ist im Wesentlichen wie ein Konus bei dem Ausführungsbeispiel von Fig. 1 aufgebaut und ist über sein Innengewinde in Eingriff mit dem Au- ßengewinde der Lagerhülse 18. Die Außenfläche des Konus 17 bildet eine Reibfläche 19, die an einer Reibfläche 20 eines Spannarms 21 anliegt. An sei¬ ner Außenseite weist der Konus 17 eine umlaufende Ausnehmung 22 auf, in die eine Spiraldruckfeder 23 eingesetzt ist. Diese Feder 23 stellt sicher, dass

der Konus 17 mit einer bestimmten Mindestanpresskraft gegen die Reibfläche des Spannarms 21 gedrückt wird. Die Lagerhülse 18 ist über eine Schraube 24 ortsfest an dem Gehäuse 25 der Brennkraftmaschine verschraubt.

Der Konus 17 erstreckt sich in Längsrichtung etwa über die Hälfte der Lager¬ hülse 18. Neben dem Konus 17 befindet sich eine Gleitlagerbuchse 26, die mit ihrer Außenseite an dem Spannarm 21 und mit ihrer Innenseite an der Lager¬ hülse 18 anliegt.

Fig. 3 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel einer Spannvorrichtung mit zwei Konen. Fig. 3 ist eine geschnittene Ansicht und zeigt eine Hälfte der Spannvor¬ richtung.

Ähnlich wie in dem in Fig. 1 gezeigten ersten Ausführungsbeispiel weist die Spannvorrichtung zwei Konen 27, 28 auf, die mit ihren Innengewinden in ge¬ genläufigen Gewinden einer Lagerhülse 29 geführt sind. Die Lagerhülse 29 ist durch eine Schraube 34 an der Brennkraftmaschine befestigt. Jeder Konus 27, 28 wird durch eine in der Ausnehmung 30, 31 angeordnete Spiraldruckfeder 32, 33 beaufschlagt, die sich einerseits in dem Grund der Ausnehmung 30, 31 und andererseits an einem vorspringenden Bund der Lagerhülse 29 abstützt. Anders als in dem ersten Ausführungsbeispiel erstrecken sich die Konusflä¬ chen näherungsweise bis zur Mitte der Lagerhülse 29, wodurch sich besonders große konusförmige Reibflächen ergeben. Die in Fig. 3 gezeigte Spannvorrich¬ tung eignet sich wegen der großen Reibflächen besonders für Anwendungen, bei denen eine hohe Dämpfung gefordert ist.

Nicht gezeigt ist in den Figuren das Federelement, durch das der Spannarm gegen das Zugmittel gedrückt wird. Dieses Federelement kann in bekannter Weise als Torsionsfeder oder als Druckfeder ausgebildet sein.

Bezugszahlen

1 Spannvorrichtung 33 Sprialdruckfeder

2 Spannarm 34 Schraube

3 Achse

4 Lagerhülse

5 Reibfläche

6 Reibfläche

7 Konus

8 Konus

9 Gewindeteil

11 Bolzen

12 Bolzen

13 Gehäuse

14 Reibfläche

15 Reibfläche

16 Tellerfeder

17 Reibkonus

18 Lagerhülse

19 Reibfläche

20 Reibfläche

21 Spannarm

22 Ausnehmung

23 Feder

24 Schraube

25 Gehäuse

26 Gleitlagerbuchse

27 Reibkonus

28 Reibkonus

29 Lagerhülse

30 ^• Konusausnehmung

31 Konusausnehmung

32 Spiraldruckfeder