Spannvorrichtung mit mechanischer Dämpfung für einen Zugmitteltrieb

Beschreibung

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Spannvorrichtung mit mechanischer Dämpfung für einen Zugmitteltrieb, insbesondere nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Hintergrund der Erfindung

In der DE 43 43 429 C2 ist eine Spannvorrichtung mit mechanischer Dämp¬ fung offenbart, die für einen Zugmitteltrieb vorgesehen ist, mit einem Spann¬ arm, der an einem Ende eine Spannrolle trägt und an seinem anderen Ende über eine drehfest verbundene Welle in einem Gehäuse d rehbar gelagert ist und sich mittels einer Torsions- und Druckfeder an dem Gehäuse federnd ab¬ stützt, wobei das freie Ende der Welle in drehfester Verbindung mit einer Reib¬ scheibe steht und zwischen der Reibscheibe und einer axialen Anlagefläche des Gehäuses ein Reibbelag angeordnet ist. Die Anlagefläche des Gehäuses weist eine Vielzahl von scharfkantigen, in axialer Richtung vorstehenden Vor¬ sprüngen auf, die sich in den Reibbelag eingraben. Dadurch ist der Reibbelag mit der Anlagefläche des Gehäuses fest verbunden, während die Dämpfungs¬ bewegung zwischen dem Reibbelag und der Reibscheibe stattfindet. Diese Lösung setzt einen relativ weichen Reibbelag voraus, der wenig standfest ist. Außerdem tritt an dem Reibbelag starke Erhitzung auf, da die stählerne Reib¬ scheibe die Reibwärme nur schlecht ableitet. Auch die hohen Temperaturen bedingen einen erhöhten Verschleiß des Reibbelags und verminderte Dämp¬ fungsleistung.

Aufgabe der Erfindung

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Spannvorrichtung mit mechanischer Dämpfung für Zugmitteltriebe zu schaffen, die sich durch niedri¬ gen Reibbelagverschleiß und hohe Dämpfungsleistung auszeichnet.

Zusammenfassung der Erfindung

Die Aufgabe der Erfindung wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des un¬ abhängigen Patentanspruchs 1 gelöst.

Der spielfreie Formschluss zwischen der Sonderreibscheibe und dem Sonder¬ reibbelag verhindert eine Reibbewegung zwischen diesen und stellt sicher, dass eine Reibbewegung nur zwischen der Reibfläche des Sonderreibbelags und der axialen Auflagefläche des Gehäuses möglich ist.

Dieses Gehäuse, das aus Leichtmetall besteht, weist eine große Wärmespei¬ cherkapazität, gute Wärmeleitung und eine große kühlende Oberfläche auf. Das wirkt sich günstig auf die Temperatur der Reibfläche des Sonderreibbelags und damit auf dessen Reibleistung und Lebensdauer aus. Durch den spielfrei¬ en Formschluss zwischen der Sonderreibscheibe und dem Sonderreibbelag werden ein Anlagewechsel des Sonderreibbelags zwischen der Sonderreib¬ scheibe und der axialen Anlagefläche des Gehäuses sicher verhindert und das damit verbundene Geräusch vermieden.

Es ist von Vorteil, dass der Formschluss über zusammenpassende Kontaktflä¬ chen der Sonderreibscheiben und Sonderreibbeläge erfolgt, wobei die Kontakt¬ flächen im gesamten Umfangsbereich der Sonderreibscheiben und Sonder- reibbeläge angeordnet sind. Die Lage und Größe der Kontaktflächen im ge¬ samten Umfangsbereich der Sonderreibscheibe und des Sonderreibbelags minimiert die an den Kontaktflächen auftretenden Kräfte und damit deren Ver¬ formung und Verschleiß.

Die Überdeckung der zusammenpassenden Kontaktflächen hat beim Einpres¬ sen des weicheren Sonderreibbelags in die härtere Sonderreibscheibe eine Verformung der Kontaktflächen des Sonderreibbelags zur Folge. Dadurch wer- den Spielfreiheit zwischen den Kontaktflächen und eine axiale Fixierung des Sonderreibbelags mit der Sonderreibscheibe erzielt. Die Spielfreiheit des Formschlusses ist eine wichtige Voraussetzung, um Verschleiß zu verhindern und die Geräuschemission zu vermindern.

Die drehsymmetrische Form der Kontaktflächen bewirkt deren gleiche Belast¬ barkeit in beiden Drehrichtungen der Sonderreibscheiben.

Als erste Variante der erfindungsgemäßen Sonderreibscheiben und -beläge dient eine Sonderreibscheibe, die eine ebene, in der Grundform kreisförmige Einsenkung für einen Sonderreibbelag besitzt, der an seinem Umfang vor¬ zugsweise vier gleichmäßig verteilte, halbellipsenförmige Einbuchtungen mit Kontaktflächen aufweist, die mit Kontaktflächen entsprechender Ausbuchtun¬ gen der Sonderreibscheibe in Eingriff stehen.

Durch die periphere Lage der Kontaktflächen der halbellipsenförmigen Ein- und Ausbuchtungen des Sonderreibbelags bzw. der Sonderreibscheibe ist deren Belastung und damit deren Verformung und Verschleiß minimiert.

Dasselbe gilt auch, wenn die Kontaktfläche der Sonderreibscheibe und die Kontaktfläche des dazu passenden Sonderreibbelags eine Polygonform oder eine Vieleckform aufweisen.

Die für die Spielfreiheit erforderliche Überdeckung zwischen den halbellipsen¬ förmigen bzw. den polygonen Kontaktflächen wird durch verformbare Minifixier- zahne auf den Kontaktflächen der Sonderreibbeläge verwirklicht.

Die Minifixierzähne, die einstückig mit den Kontaktflächen verbunden und radi¬ al angeordnet sind, werden beim Einpressen der Sonderreibbeläge in die Ein-

Senkungen der Sonderreibscheiben zwischen den Kontaktflächen verformt und überbrücken so das zwischen diesen herrschende Spiel. Durch den spielfreien Formschluss kann das Reibmoment spielfrei in beide Drehrichtungen übertra¬ gen werden.

Es ist von Vorteil, dass die Kontaktfläche einer ebenen Einsenkung der Son¬ derreibscheibe und die Kontaktfläche des dazu passenden Sonderreibbelags vorzugsweise eine Zwölfeckform aufweisen. Diese hat sich unter den Vieleck¬ formen als bester Kompromiss bezüglich Belastung und Flächengröße des Sonderreibbelags herausgestellt.

Eine vorteilhafte Weiterentwicklung der Erfindung besteht darin, dass die Son¬ derreibscheibe und der Sonderreibbelag eine gleiche Stirnverzahnung aufwei¬ sen, deren Zahnflanken als Kontaktflächen dienen. Aufgrund der Stimzahnge- ometrie zentriert sich der Sonderreibbelag von selbst auf der Sonderreibschei¬ be und ist dadurch sehr montagefreundlich. Das Reibmoment wird auch hier spielfrei in beide Drehrichtungen übertragen.

Eine vorteilhafte Ausbildung der Erfindung besteht darin, dass am Umfang der Sonderreibscheibe und des Sonderreibbelags je eine Axialverzahnung und am Umfang einer anderen Sonderreibscheibe und eines anderen Sonderreibbe¬ lags je eine Radialverzahnung angeordnet sind, wobei die Verzahnungen als Zahnkupplungen ausgebildet sind und deren Zahnflanken als Kontaktflächen dienen.

Auch bei diesen Varianten gilt, dass die Übertragung des Reibmoments am Umfang der Sonderreibscheiben bzw. der Sonderreibbeläge zu minimierten Kräften führt. Die Überdeckung der Kontaktflächen hat auch hier einen Press¬ sitz zwischen den Sonderreibscheiben und den Sonderreibbelägen zur Folge, der zur spielfreien Übertragung des Reibmoments in beide Drehrichtungen und zur axialen Fixierung der Sonderreibbeläge an den Sonderreibscheiben dient.

Der mit Ausnahme der stirnverzahnten Variante mögliche Einbau eines Dämp¬ fungselements zwischen Sonderreibscheibe und Sonderreibbelag vermindert die Geräuschübertragung in diesem Bereich.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung und den Zeichnungen, in denen Ausführungsbeispiele der Erfindung schema¬ tisch dargestellt sind.

Es zeigen:

Figur 1 einen Längsschnitt durch eine mechanisch gedämpfte

Spannvorrichtung;

Figur 2 perspektivische Ansicht einer Sonderreibscheibe und eines dazu passenden Sonderreibbelags mit halbelliptischen

Kontaktflächen;

Figur 3 perspektivische Ansicht einer Sonderreibscheibe und eines dazu passenden Sonderreibbelags mit einer polygonalen Kontaktfläche;

Figur 4 perspektivische Ansicht einer Sonderreibscheibe und eines dazu passenden Sonderreibbelags mit einer zwölfeckigen

Kontaktfläche;

Figur 5 perspektivische Ansicht einer Sonderreibscheibe und des dazu passenden Sonderreibbelags mit Stirnverzahnung;

Figur 6 perspektivische Ansicht einer Sonderreibscheibe und des dazu passenden Sonderreibbelags mit axialer Verzahnung am Umfang;

Figur 7 perspektivische Ansicht einer Sonderreibscheibe und des dazu passenden Sonderreibbelags mit radialer Verzahnung am Umfang.

Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen

In Figur 1 ist ein Längsschnitt durch eine Spannvorrichtung für einen Zugmittel¬ trieb dargestellt, die eine mechanische Dämpfung aufweist.

Die Spannvorrichtung besteht im wesentlichen aus einem Gehäuse 1 , einem Spannarm 2 und einer Spannrolle 3. Das Gehäuse 1 ist tassenartig ausgebildet und in seinem Inneren mit einer konzentrischen Nabe 4 einstückig verbunden. In der Nabe 4 ist eine mit dem Spannarm 2 über einen Presssitz drehfest ver- bundene Welle 5 in einem Gleitlager 6 drehbar gelagert.

Die Welle 5 ist an ihrem freien Ende ebenfalls durch Presssitz mit einer Reib¬ scheibe 7 drehfest verbunden, die in formschlüssiger Verbindung mit einem Reibbel ag 8 steht.

Der Spannarm 2 wird über eine als Torsionsfeder wirkende Schraubenfeder 9 in Richtung eines nicht dargestellten Zugmittels, z. B. eines Riemens oder ei¬ ner Kette, vorgespannt. Die Schraubenfeder 9 befindet sich im Inneren des tassenförmigen Gehäuses 1 und ist mit je einem Windungsende am Spannarm 2 und am Gehäuse 1 fixiert.

Die Schraubenfeder 9 übt eine Druckkraft auf das Gehäuse 1 und den Spann¬ arm 2 aus, die über die Welle 5 auf die Reibscheibe 7 übertragen wird und als Anpresskraft des Reibbelags 8 auf eine Anlagefläche 10 des Gehäuses 1 wirkt.

Die Spannrolle 3 ist als Kunststoffteil 11 ausgebildet und auf einem Außenring 12 eines Wälzlagers 13 befestigt. Dieses ist auf einem Bund 14 des Spann¬ arms 2 zentriert und durch eine Schraube 15 mit diesem verbunden. Das Wälz-

lager 13 ist beidseitig abgedichtet und durch eine Schutzklappe 16 abgedeckt, die in die Spannrolle 3 einrastet.

Die erfindungsgemäßen Varianten der Reibscheibe 7 bzw. des Reibbelags 8 sind als Sonderreibscheiben 7' bis 7""" bzw. als Sonderreibbeläge 8' bis 8""" in den Figuren 2 bis 7 dargestellt.

Alle Sonderreibbeläge 8' bis 8""" sind mit den zugehörigen Sonderreibschei¬ ben T bis 7""" durch Formschluss verbunden und stehen mit der axialen AnIa- gefläche 10 des Gehäuses 1 in Reibkontakt.

Der Formschluss erfolgt über Kontaktflächen 17' bis 17""" der Sonderreib¬ scheiben T bis 7""" und über Kontaktflächen 18' bis 18""" der Sonderreibbelä¬ ge 8' bis 8""". Die Kontaktflächen 17' bis 17""" und 18' bis 18""" sind im ge- samten Umfangsbe reich der Sonderreibscheiben T bis 7""" und der Sonder¬ reibbeläge 8' bis 8""" angeordnet, wodurch die zu übertragenden Kräfte mini¬ miert werden.

Da die Kontaktflächen 17' bis 17""" und 18' bis 18""" eine drehsymmetrische Form aufweisen, si nd sie für eine Kraftübertragung in beide Drehrichtungen gleichermaßen geeignet.

Da die zusammenpassenden Kontaktflächen 17' bis 17""" und 18' bis 18""" der Sonderreibscheiben T bis 7""" und Sonderreibbeläge 8' bis 8""" eine Überde- ckung aufweisen, ist zwischen diesen ein Presssitz mit spielfreiem Formschluss gewährleistet, mit Ausnahme der Lösung von Figur 5.

In Figur 2 ist die Sonderreibscheibe T dargestellt. Diese besitzt eine in der Grundform kreisförmige Einsenkung 19 zur Aufnahme des Sonderreibbelags 8'. Der Sonderreibbelag 8' weist an seinem Umfang vier gleichmäßig verteilte halbellipsenförmige Einbuchtungen 20 mit den Kontaktflächen 18' auf, die mit den vier Kontaktflächen 17' der Sonderreibscheibe T in Eingriff stehen.

Die in Figur 3 dargestellte Kontaktfläche 17" einer ebenen Einsenkung 22 der Sonderreibscheibe 7" und die Kontaktfläche 18" des dazu passenden Sonder¬ reibbelags 8" weisen eine Polygonform auf. Auch diese eignet sich zur Über¬ tragung des Reibmoments in beide Drehrichtungen der Sonderreibscheibe 7".

Die halbellipsenförmigen Kontaktflächen 18' des Sonderreibbelags 8' der Figur 2 und die polygonen Kontaktflächen 18" des Sonderreibbelags 8" der Figur 3 weisen zum Erreichen einer Überdeckung einstückig mit den Kontaktflächen 18', 18" ausgebildete und radial auf diesen angeordnete Minifixierzähne 23 auf. Diese verformen sich beim Einpressen der Sonderreibbeläge 8', 8" in die Einsenkungen 19, 20 der Sonderreibscheiben 7", 7"' und fixieren dort die Son¬ derreibbeläge 8', 8" spielfrei.

Die Figur 4 zeigt die Sonderreibscheibe 7'" mit der Kontaktfläche 17'" einer ebenen Einsenkung 31 und den dazu passenden Sonderreibbelag 8'", der eine Zwölfeckform aufweist.

Die Dicke der Sonderreibbeläge 8', 8", 8'" ist so gewählt, dass diese um die Verschleißhöhe über die Einsenkungen 19, 22, 31 hinausragen.

In Figur 5 sind die Sonderreibscheibe 7"" und der Sonderreibbelag 8"" darge¬ stellt, die eine gleiche Stirnverzahnung 24 aufweisen. Deren Zahnflanken die¬ nen als Kontaktflächen 17"", 18"". Aufgrund der Stirnzahngeometrie zentriert sich der Sonderreibbelag 8"" von selbst. Auch hier wird das Reibmoment spiel- frei in beide Drehrichtungen übertragen.

In Figur 6 sind die Sonderreibscheibe 7'"" und der Sonderreibbelag 8'"" darge¬ stellt, an deren Umfang je eine Axialverzahnung 25, 26 angeordnet ist.

Entsprechend zeigt Figur 7 die Sonderreibscheibe 7""" und den Sonderreibbe¬ lag 8""", an deren Umfang je eine Radialverzahnung 27, 28 vorgesehen ist. Die Verzahnungen 25, 26 und 27, 28 sind als Zahnkupplungen ausgebildet, deren Zahnfianken als Kontaktflächen 17'"", 18'"" und 17""", 18""" dienen.

Über die angeführten Beispiele hinaus fallen alle denkbaren drehsymmetri¬ schen Kontaktflächen von Sonderreibscheiben und dazu passende Sonder¬ reibbeläge unter das Schutzbegehren.

Bezugszeichen

1 Gehäuse

2 Spannarm

3 Spannrolle

4 Nabe

5 Welle

6 Gleitlager

7 Reibscheibe

7' bis 7""" Sonderreibscheibe

8 Reibbelag

8' bis 8""" Sonderreibbelag

9 Schraubenfeder

10 Anlagefläche

11 Kunststoff teil

12 Außenring

13 Wälzlager

14 Bund

15 Schraube

16 Schutzkappe

17' bis 17""" Kontaktfläche der Sonderreibscheibe

18' bis 18""" Kontaktfläche des Sonderreibbelags

19 Einsenkung

20 Einbuchtung

21 Ausbuchtung

22 Einsenkung

23 Minifixierzahn

24 Stirnverzahnung

25 radiale Außenverzahnung

26 axiale Verzahnung

27 radiale Innenverzahnung

28 radiale Außenverzahnung

29 Einsenkung