DE102011007252A1

DE102011007252A1 - Riemenspanner

Info

Publication number: DE102011007252A1
Application number: DE201110007252
Authority: DE
Inventors: Thorsten Liebel; Christian Nuissl
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2011-04-13
Filing date: 2011-04-13
Publication date: 2012-10-18

Abstract

Vorgeschlagen ist ein Riemenspanner, mit einem Basisteil (2), einem auf dem Basisteil schwenkbar gelagerten Spannarm (3), einer am Spannarm befestigten Rollenachse und einer auf der Rollenachse gelagerten Spannrolle (4), die am Riemenspanner in einer von mehreren Positionen montiert ist, welche sich durch den Achsabstand (a) der Spannrolle zum Schwenklager (7) des Spannarms voneinander unterscheiden, wobei der Spannarm mit einem das Schwenklager bildenden Lagerteil (8) und einem die Rollenachse tragenden Hebelteil (9) mehrteilig ausgebildet ist. Dabei sollen das Lagerteil und das Hebelteil an einem von mehreren Steckplätzen (10, 11, 12), die den unterschiedlichen Montagepositionen der Spannrolle entsprechen, miteinander gefügt sein.

Description

Die Erfindung betrifft einen Riemenspanner, mit einem Basisteil, einem auf dem Basisteil schwenkbar gelagerten Spannarm, einer am Spannarm befestigten Rollenachse und einer auf der Rollenachse gelagerten Spannrolle, die am Riemenspanner in einer von mehreren Positionen montiert ist, welche sich durch den Achsabstand der Spannrolle zum Schwenklager des Spannarms voneinander unterscheiden, wobei der Spannarm mit einem das Schwenklager bildenden Lagerteil und einem die Rollenachse tragenden Hebelteil mehrteilig ausgebildet ist.
Hintergrund der Erfindung
Üblicherweise entspricht das Design von Riemenspannern im Anwendungsbereich von Brennkraftmaschinen aufgrund der dort hohen Stückzahlen einem spezifischen Riementrieb und den durch die Brennkraftmaschine vorgegebenen Anbaubedingungen. Das bedeutet, dass die Verwendung von Gleichteilen nach dem Baukastenprinzip nur eingeschränkt möglich ist und insbesondere Gussteile, zu denen typischerweise das Basisteil und der Spannarm zählen, für einen anders dimensionierten Riementrieb individuell anzupassen sind. Diese geringe Flexibilität in der Verwendbarkeit eines spezifisch gestalteten Riemenspanners ist vor allem bei niedrigen Stückzahlen nachteilig, da hier Herstellkosten für die Gusswerkzeuge einen wesentlichen Anteil an den gesamten Herstellkosten des Spanners haben. Anwendungen mit vergleichsweise niedrigen Stückzahlen sind typisch im Industrie- und Schwerlastsektor, wie beispielsweise im Bereich Agrartechnik, Baumaschinen, Off-Highway, Schiffe/Boote, etc.
Ein Riemenspanner der eingangs genannten Art, d. h. in modularer Bauweise mit dementsprechender Verwendungsflexibilität, ist aus der gattungsgemäßen US 7,837,582 B2 bekannt. Um in Abhängigkeit der spezifischen Anwendung oder Einbausituation des Riemenspanners die Achsposition der Spannrolle zum Schwenklager zu variieren, kann das Lagerteil des mehrteiligen Spannarms mit Hebelteilen unterschiedlicher Länge zusammengesteckt werden. Zudem sind die Hebelteile mit mehreren Bohrungen versehen, in denen die Rollenachse mit entsprechend unterschiedlichen Achsabständen verschraubt werden kann.
Aufgabe der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Riemenspanner der eingangs genannten Art mit einer zum zitierten Stand der Technik alternativen Konstruktion anzugeben.
Zusammenfassung der Erfindung
Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1, während vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung den abhängigen Ansprüchen entnehmbar sind. Demnach sollen das Lagerteil und das Hebelteil an einem von mehreren Steckplätzen, die den unterschiedlichen Montagepositionen der Spannrolle entsprechen, miteinander gefügt sein. Anders als im zitierten Stand der Technik sind also für die Fügeverbindung zwischen Lagerteil und Hebelteil mehrere Steckplätze mit unterschiedlichen Achsabständen der Spannrolle zum Schwenklager vorgesehen.
In bevorzugter Weiterbildung der Erfindung soll es sich nicht nur bei dem Lagerteil, sondern auch bei dem Hebelteil – dieses ist in der eingangs zitierten US 7,837,582 B2 als Blechbiegeteil mit vergleichsweise geringer Steifigkeit ausgebildet – um Aluminiumgussteile oder Sinterteile handeln.
Das Lagerteil und das Hebelteil sind vorzugsweise mittels einer Bolzen-Bohrung-Verbindung miteinander gefügt, die zumindest zwei sich in Axialrichtung der Spannrolle und des Schwenklagers erstreckende Bolzen und Bohrungen aufweist. Dabei können die Bolzen am Hebelteil und die Bohrungen am Lagerteil verlaufen oder umgekehrt. Wechselseitig ist auch Beides möglich. Die Bolzen und Bohrungen sind zweckmäßigerweise an den Sinter- oder Druckgussteilen ohne weitere spanende Nacharbeit mit angeformt. Insbesondere soll es sich um eine axial formschlüssige Bolzen-Bohrung-Verbindung handeln, indem die Stirnseiten der Bolzen gegenüber den Bohrungen radial aufgeweitet sind. Die Aufweitung kann durch Verstemmen oder Vernieten mit plastischer Verformung der Bolzenenden erzeugt werden.
Es ist außerdem vorgesehen, dass das Lagerteil genau drei umfangsverteilte Steckplätze für das Hebelteil aufweist. Die Verteilung erfolgt zweckmäßigerweise mit etwa gleichen Umfangswinkeln von etwa 120° am Lagerteil. Alternativ können die Steckplätze auch gegenüberliegend, d. h. um 180° versetzt am Lagerteil oder in Form eines Doppelsteckplatzes auch an derselben Umfangsposition angeordnet sein.
Ein insbesondere die Bolzen-Bohrung-Verbindung unterstützender Formschluss zwischen Lagerteil und Hebelteil kann dadurch erreicht werden, dass die Steckplätze durch Ausnehmungen auf einer Axialstirnfläche des Lagerteils gebildet sind und die Ausnehmungen jeweils zu dem Ende des in einer der Ausnehmungen gefügten Hebelteils komplementär geformt sind. Zweckmäßigerweise sind die Ausnehmungen jeweils durch Wände begrenzt, die gegenüber der Axialrichtung der Spannrolle und des Schwenklagers geneigt zwischen der Axialstirnfläche und dem Boden der Ausnehmung verlaufen und die das gefügte Ende des Hebelteils in Axialrichtung der Spannrolle und des Schwenklagers abstützen. Diese Gestaltung der Steckplätze bewirkt, dass sich das Lagerteil und das Hebelteil an den schrägen Wänden kontaktieren, so dass Bauteiltoleranzen kompensiert werden und ein ansonsten unvermeidliches Passungsspiel vermieden werden kann.
Es kann auch vorgesehen sein, dass die Steckplätze durch Ausnehmungen auf einer Axialstirnfläche des Lagerteils gebildet sind, wobei dann die Ausnehmungen und das Ende des in einer der Ausnehmungen gefügten Hebelteils so geformt sind, dass das Fügen des Hebelteils mit dem Lagerteil an lediglich diesem (einen) Steckplatz möglich ist. In diesem Fall wird eine Fehlmontage des Riemenspanners weitgehend ausgeschlossen, da an jedem Steckplatz nur ein spezifisch geformtes Hebelteil in der Ausnehmung des Lagerteils gefügt werden kann.
Eine zusätzlich flexibilisierte Modulbauweise des Riemenspanners ist dadurch gegeben, dass die Steckplätze weiterhin einen Steckplatz umfassen, der so gestaltet ist, dass sich die Montagepositionen zusätzlich durch den axialen Abstand der Spannrolle zum Basisteil voneinander unterscheiden (gegenüber dem Achsabstand zwischen Spannrolle und Schwenklager ist der axiale Abstand ein Maß für die Lage der Riemenebene und mithin für den Abstand der Spannrolle zum Basisteil). In diesem Fall kann also auch die Mittelebene der Spannrolle auf den spezifischen Abstand der Riemenebene zum Basisteil eingestellt werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus den Zeichnungen, in denen Ausführungsbeispiele erfindungsgemäßer Riemenspanner dargestellt sind. Sofern nicht anders erwähnt, sind dabei gleiche oder funktionsgleiche Merkmale oder Bauteile mit gleichen Bezugszahlen versehen. Es zeigen:
1 einen nicht einstellbaren, bekannten Riemenspanner in perspektivischer Ansicht;
2a den montierten Spannarm eines ersten Ausführungsbeispiels in perspektivischer Ansicht;
2b das Hebelteil des Spannarms gemäß 2a als perspektivisch dargestelltes Einzelteil;
3a den montierten Spannarm eines zweiten Ausführungsbeispiels in perspektivischer Ansicht;
3b das Lagerteil des Spannarms gemäß 3a als perspektivisch dargestelltes Einzelteil;
3c das Hebelteil des Spannarms gemäß 3a als perspektivisch dargestelltes Einzelteil;
4a das Lagerteil eines Spannarms eines dritten Ausführungsbeispiels in perspektivischer Ansicht;
4b das zum Lagerteil gemäß 4a zugehörige Hebelteil des Spannarms in perspektivischer Ansicht;
4c den Spannarm des dritten Ausführungsbeispiels in einer perspektivisch dargestellten ersten Montageposition;
4d den Spannarm des dritten Ausführungsbeispiels in einer perspektivisch dargestellten zweiten Montageposition;
5a den montierten Spannarm eines vierten Ausführungsbeispiels in perspektivischer Ansicht;
5b das Lagerteil des Spannarms gemäß 5a als perspektivisch dargestelltes Einzelteil.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt einen bekannten Riemenspanner 1 für einen Riementrieb einer Brennkraftmaschine. Der Riemenspanner 1 umfasst ein Basisteil 2, einen darauf schwenkbar gelagerten Spannarm 3 und eine Spannrolle 4, die mittels eines Kugellagers (nicht sichtbar) auf einer am Spannarm 3 befestigten Rollenachse (ebenfalls nicht sichtbar) drehbar gelagert ist. Bei der Rollenachse handelt es sich um einen in den Spannarm 3 eingeschraubten Achsbolzen. Die Vorspannung des Riemens wird durch eine im Basisteil 2 gelagerte Drehfeder (ebenfalls nicht sichtbar) erzeugt, deren Drehmoment den Spannarm 3 und die Spannrolle 4 beaufschlagt. Die Befestigung des Riemenspanners 1 an der Brennkraftmaschine erfolgt an einer Anlagefläche 5 am Basisteil 2, die mittels einer das Basisteil 2 durchsetzenden Zentralverschraubung (nicht dargestellt) gegen eine Anschraubfläche der Brennkraftmaschine axial verspannt und mittels einer Vielzahl zylindrischer Vorsprünge 6 in der mit dazu korrespondierenden Bohrungen versehenen Anschraubfläche radial fixiert wird.
Der Riemenspanner 1 ist für ein (einziges) spezifisches Riementrieblayout der Brennkraftmaschine gestaltet und dementsprechend für anders dimensionierte Riementriebe ohne weiteres nicht verwendbar. Unter anderem ist der mit „a” bezeichnete Achsabstand der Spannrolle 4 zum Schwenklager 7 bei der Montage des Riemenspanners 1 nicht veränderbar.
Bei erfindungsgemäßen, modular gestalteten Riemenspannern mit vergleichsweise kleinen Stückzahlen ist es im Hinblick auf die maßliche Einstellbarkeit dieses Achsabstands a auf unterschiedliche Riementrieblayouts vorgesehen, dass der Spannarm mit einem das Schwenklager bildenden Lagerteil und einem die Rollenachse tragenden Hebelteil mehrteilig ausgebildet ist und dass das Lagerteil und das Hebelteil an einem von mehreren Steckplätzen, die den unterschiedlichen Montagepositionen (Achsabständen) der Spannrolle entsprechen, miteinander gefügt sind. Ausführungsbeispiele solcher Riemenspanner sind nachfolgend anhand der 2 bis 5 mit den für das Verständnis der Erfindung wesentlichen Detaildarstellungen erläutert. Bei allen Ausführungen ist sowohl das Lagerteil als auch das Hebelteil als Aluminiumdruckgussteil ausgeführt.
Die 2a und 2b zeigen den montierten Spannarm 203 bzw. das mit dem Lagerteil 208 zu montierende Hebelteil 209 eines ersten Ausführungsbeispiels. Das Lagerteil 208 weist drei um ca. 120° umfangsverteilte Steckplätze 210, 211 und 212 für das Hebelteil 209 auf. Bei den Steckplätzen handelt es sich um Ausnehmungen auf einer Axialstirnfläche 13 des Lagerteils 208, wobei sämtliche Ausnehmungen zu dem Ende 214 des in einer der Ausnehmungen gefügten Hebelteils 209 komplementär geformt sind. Bei der Montage des Riemenspanners kann also das Hebelteil 209 in jeder Ausnehmung passend eingesetzt und mit dem Lagerteil 208 gefügt werden. Als Fügeverbindung ist eine Bolzen-Bohrung-Verbindung vorgesehen, die zwei sich in Axialrichtung der Spannrolle 4 und des Schwenklagers 7 erstreckende Bolzen 215, die am Hebelteil 209 angegossen sind, und in jeder Ausnehmung des Lagerteils 208 zwei dazu passende Bohrungen 216-1, 216-2 und 216-3 (durch Hebelteil verdeckt) aufweist. Die Befestigung der Bolzen 215 in den Bohrungen 216 erfolgt axial formschlüssig, indem die Stirnseiten der Bolzen 215 nach dem Fügen radial aufgeweitet sind und die Mündungen der Bohrungen 216 radial überdecken. Die mittels Bolzenverstemmung erzeugte radiale Aufweitung ist in 2b bereits eingezeichnet.
Der für jeden Steckplatz 210, 211 und 212 unterschiedliche Achsabstand a (siehe 1) der Spannrolle 4 ergibt sich aus den unterschiedlichen Abständen der Ausnehmungen und Bohrungen 216 jedes Steckplatzes zur Achse 7 des Schwenklagers, so dass zur Darstellung von drei verschiedenen Achsabständen a ein einziges Hebelteil 209 ausreichend ist. Bei den Achsabständen handelt es sich um die Maße a = 90 mm, 95 mm und 100 mm.
Das Lagerteil 208 und das Hebelteil 209 sind trotz Bauteiltoleranzen spielfrei miteinander gefügt. Dies wird dadurch erreicht, dass die Ausnehmungen jeweils durch Wände 17 begrenzt sind, die bezüglich des Bodens 18 der Ausnehmung nicht senkrecht, sondern geneigt verlaufen und auf denen das Ende 214 des Hebelteils 209 mit entsprechenden Schrägflächen 19 zentriert und mit der axialen Vorspannkraft der verstemmten Bolzen-Bohrung-Verbindung abgestützt ist.
Die 3a bis 3c zeigen den Spannarm 303 bzw. dessen Komponenten eines zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung. Diese Ausführung unterscheidet sich von dem Beispiel gemäß den 2 dadurch, dass die die Steckplätze 310, 311 und 312 bildenden Ausnehmungen auf der Axialstirnfläche 13 voneinander verschieden und das Ende 314 des in einer der Ausnehmungen gefügten Hebelteils 309 so geformt sind, dass das Fügen des Hebelteils 309 mit dem Lagerteil 308 an lediglich einem der Steckplätze und vorliegend am Steckplatz 310 möglich ist. Zur Darstellung von drei Achsabständen a zwischen Spannrolle 4 und Schwenklager 7 (siehe 1) sind folglich drei an ihren Enden verschieden geformte Hebelteile erforderlich. Im dargestellten Ausführungsbeispiel unterscheiden sich diese durch die Formgebung einer schräg vorspringenden Ecke 20 am Ende 314 des Hebeteils 309.
Ein drittes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Riemenspanners ist anhand der 4a bis 4d erläutert. In diesem Fall ist das Lagerteil 408 mit zwei Steckplätzen 410 und 411 an derselben Umfangsposition, d. h. mit einem Doppelsteckplatz versehen. Dabei weist das Hebelteil 409 zwei Bohrungspaare 416-1 und 416-2 und das Lagerteil 408 zwei Bolzenpaare 415-1 und 415-2 auf, die den beiden unterschiedlichen Achsabständen a (siehe 1) entsprechend versetzt angeordnet sind. Die 4c und 4d zeigen die Montageposition mit kleinem Achsabstand a, bei welchem beide Bolzenpaare 415-1 und 415-2 mit beiden Bohrungspaaren 416-1 und 416-2 gefügt sind. Im Falle des großen Achsabstands a ist lediglich das äußere Bolzenpaar 415-1 mit dem äußeren Bohrungspaar 416-2 verbunden.
Eine weitere Besonderheit dieses Ausführungsbeispiels besteht darin, dass das Lagerteil 408 auch an der Unterseite der Axialstirnfläche 13 mit zwei Bolzenpaaren 415-3 und 415-4 versehen ist und einen weiteren Doppelsteckplatz 412, 421 bildet. Wie es aus den 4c und 4d deutlich wird, kann folglich das Hebelteil 409 auch auf der Unterseite mit dem Lagerteil 408 gefügt werden, so dass dieser Riemenspanner in insgesamt vier Positionen mit zwei unterschiedlichen Achsabständen a und – entsprechend der Lage der Riemenebene – zwei unterschiedlichen axialen Abständen „b” der Spannrolle 4 zum Basisteil 2 (siehe 1) montierbar ist.
Bei dem vierten Ausführungsbeispiel gemäß den 5a und 5b sind zwei um 180° am Umfang des Lagerteils 508 versetzte Steckplätze vorgesehen, wobei der Steckplatz 511 ein Einzelsteckplatz ist und die Steckplätze 510 und 512 einen Doppelsteckplatz analog zum vorherigen Ausführungsbeispiel gemäß den 4 bilden. In diesem Fall umfasst das Hebelteil 509 zwei versetzt angeordnete Reihen 516-1 und 516-3 mit jeweils drei Bohrungen, während der Doppelsteckplatz 510, 512 an der äußeren Montageposition mit drei Bolzen 515-1 und – gusstechnisch bedingt – an der inneren Montageposition mit nur zwei Bolzen 515-2 versehen ist. Der Einzelsteckplatz 511 hat ebenfalls drei Bolzen 515-3.
Bezugszeichenliste

1: Riemenspanner
2: Basisteil
3: Spannarm
4: Spannrolle
5: Anlagefläche am Basisteil
6: Vorsprung am Basisteil
7: Schwenklager
8: Lagerteil
9: Hebelteil
10: Steckplatz
11: Steckplatz
12: Steckplatz
13: Axialstirnfläche des Lagerteils
14: Ende des Hebelteils
15: Bolzen
16: Bohrung
17: Wand der Ausnehmung
18: Boden der Ausnehmung
19: Schrägfläche am Hebelteil
20: Ecke des Hebelteils
21: Steckplatz
a: Achsabstand zwischen Spannrolle und Schwenklager
b: axialer Abstand zwischen Spannrolle und Basisteil

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 7837582 B2 [0003, 0006]

Claims

Riemenspanner, mit einem Basisteil (2), einem auf dem Basisteil (2) schwenkbar gelagerten Spannarm (3), einer am Spannarm (3) befestigten Rollenachse und einer auf der Rollenachse gelagerten Spannrolle (4), die am Riemenspanner in einer von mehreren Positionen montiert ist, welche sich durch den Achsabstand (a) der Spannrolle (4) zum Schwenklager (7) des Spannarms (3) voneinander unterscheiden, wobei der Spannarm (3) mit einem das Schwenklager (7) bildenden Lagerteil (8) und einem die Rollenachse tragenden Hebelteil (9) mehrteilig ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Lagerteil (8) und das Hebelteil (9) an einem von mehreren Steckplätzen (10, 11, 12), die den unterschiedlichen Montagepositionen der Spannrolle (4) entsprechen, miteinander gefügt sind.
Riemenspanner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Lagerteil (8) und dem Hebelteil (9) um Aluminiumgussteile oder Sinterteile handelt.
Riemenspanner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Lagerteil (8) und das Hebelteil (9) mittels einer Bolzen-Bohrung-Verbindung miteinander gefügt sind, die zumindest zwei sich in Axialrichtung der Spannrolle (4) und des Schwenklagers (7) erstreckende Bolzen (15) und Bohrungen (16) aufweist.
Riemenspanner nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass es sich um eine axial formschlüssige Bolzen-Bohrung-Verbindung handelt, indem die Stirnseiten der Bolzen (15) gegenüber den Bohrungen (16) radial aufgeweitet sind.
Riemenspanner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Lagerteil (208, 308, 508) genau drei umfangsverteilte Steckplätze (210, 211, 212; 310, 311, 312; 510, 511, 512) für das Hebelteil (209, 309, 509) aufweist.
Riemenspanner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steckplätze (10, 11, 12) durch Ausnehmungen auf einer Axialstirnfläche (13) des Lagerteils (8) gebildet sind, wobei die Ausnehmungen jeweils zu dem Ende (14) des in einer der Ausnehmungen gefügten Hebelteils (9) komplementär geformt sind.
Riemenspanner nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmungen jeweils durch Wände (17) begrenzt sind, die gegenüber der Axialrichtung der Spannrolle (4) und des Schwenklagers (7) geneigt zwischen der Axialstirnfläche (13) und dem Boden (18) der Ausnehmung verlaufen und die das gefügte Ende (14) des Hebelteils (209) in Axialrichtung der Spannrolle (4) und des Schwenklagers (7) abstützen.
Riemenspanner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steckplätze (310, 311, 312) durch Ausnehmungen auf einer Axialstirnfläche (13) des Lagerteils (308) gebildet sind, wobei die Ausnehmungen und das Ende (314) des in einer der Ausnehmungen gefügten Hebelteils (309) so geformt sind, dass das Fügen des Hebelteils (309) mit dem Lagerteil (308) an lediglich diesem Steckplatz (310) möglich ist.
Riemenspanner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steckplätze (410, 411, 412, 421) weiterhin einen Steckplatz (412, 421) umfassen, der so gestaltet ist, dass sich die Montagepositionen zusätzlich durch den axialen Abstand (b) der Spannrolle (4) zum Basisteil (2) voneinander unterscheiden.