DE3536834A1 - Spannvorrichtung fuer treibriemen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Spannvorrichtung für Treib­ riemen nach dem Oberbegriff des Hauptanspruches.

Eine solche Spannvorrichtung ist insbesondere in Fig. 26 der WO 83/00 904 dargestellt und an entsprechender Stelle beschrieben. Die an einem Tragarm befestigte Spannrolle ist über diesen gegen die Kraft einer Spiralfeder schwenk­ bar gelagert. Koaxial zu diesem Schwenklager ist ein hydraulisch wirkender Rotationsdämpfer angeordnet, der bei impulsartigen Kräften, ausgehend von Bewegungen des gespannten Treibriemens, in Richtung der Schwenkbewegung wirksam ist. An anderer Stelle der Druckschrift werden linearbewegliche Spannvorrichtungen mit linearen hydrau­ lischen Dämpfungselementen und entsprechenden Schrauben­ federn beschrieben. Die zu dämpfenden Bewegungen treten während des Betriebes, beispielsweise bei einem Kraft­ fahrzeugmotor, ständig auf und können sich als relativ langsame Veränderungen der der Spannfeder entgegen­ wirkenden Spannkraft des Treibriemens oder als höher­ frequente Vibrationen bemerkbar machen. Der bei der be­ kannten Spannvorrichtung in beiden Fällen eingesetzte hydraulische Dämpfer bietet dabei zwar eine befriedi­ gende Lösung, jedoch ist das Langzeitverhalten solcher Dämpfer infolge der nahezu unvermeidbaren Leckverluste insbesondere für die Dämpfung der bei Vibrationen auf­ tretenden kurzen Schwenkwege extrem schlecht. Die be­ absichtigte Abhilfe gerade bei den genannten Vibratio­ nen ist somit sehr frühzeitig nicht mehr wirksam. Wei­ terhin entsteht auch dabei ein ständig steigendes Last­ wechselgeräusch, das bei an anderer Stelle des Kraft­ fahrzeugs eingesetzten Stoßdämpfern den notwendigen Er­ satz signalisiert. Obwohl das den hydraulischen Dämp­ fern eigene, mit der Geschwindigkeit der Bewegung pro­ gressive Ansteigen des Dämpfmomentes bei Stoßdämpfern für die Federung des Fahrzeuges sehr vorteilhaft ist, kann darauf beim Einsatz von Spannvorrichtungen für Treibriemen verzichtet werden.

Eine weitere Spannvorrichtung mit Rotationsdämpfer und Rotations-Schraubenfeder ist durch die DE-OS 32 25 411 bekannt. Die Dämpfung wird hierbei durch eine konzen­ trisch angeordnete Kunststoffhülse erzielt. Kleine Schwenkbewegungen werden bei dieser Ausführung durch materialinterne Walkarbeit gedämpft, während große Bewegungen durch Oberflächenreibung gedämpft werden. Die konzentrische Anordnung innerhalb der Feder be­ wirkt bei Schwenkbewegungen der Spannvorrichtung in­ folge des geringen Durchmessers der Kunststoffhülse eine sehr kleine relative Bewegung der Reibflächen gegeneinander. Insbesondere bei kleineren Schwenkbe­ wegungen wirkt vor Überwindung der Haftreibung aus­ schließlich ein elastisches Verformen des Materials. Dies ist beim bekannten Gegenstand beabsichtigt und bewirkt im wesentlichen keine Dämpfung sondern eine zusätzliche Federung durch Materialelastizität. Eine Abänderung dieses Verhaltens ist infolge der geringen Relativbewegungen auf der Oberfläche der kleinen Hülse nicht möglich.

Aufgabe der Erfindung ist es, bei der eingangs genann­ ten Spannvorrichtung über die gesamte Lebensdauer hin­ weg gleichbleibende Dämpfungseigenschaften zu erreichen und insbesondere die Dämpfung von Vibrationen zu ver­ bessern.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß das Dämpfungsele­ ment als linear wirkender Reibungsdämpfer mit reib­ schlüssig in einem Zylinder geführtem Kolben ausgeführt ist.

Der Kolben ist dabei beispielsweise mit einem radial federnden Reibbelag versehen, der mit der Innenfläche des Zylinders im Gleitkontakt steht. Diese ist wie bei bekannten Zylindern glatt poliert. In Verbindung mit einem geeigneten Gleit- bzw. Schmiermittel wird ein über extrem lange Zeit gleichbleibender Reibkontakt erzielt. Obwohl bei Gleitreibung grundsätzlich das Problem des Verschleißes an den Reibflächen beachtet werden muß, kann dies bei geeigneter Dimensionierung und bei Verwendung von bereits am Markt erhältlichen widerstandsfähigen Kunststoffmaterialien für die zu erwartende Betriebszeit vernachlässigt werden. Das bei hydraulischen Dämpfern auftretende Leckproblem tritt hier grundsätzlich nicht auf, so daß das Dämp­ fungselement für die erfindungsgemäße Spannvorrichtung vorzüglich geeignet ist und insbesondere auf Vibratio­ nen zurückgehende kleine und schnelle Schwenkbewegungen über lange Zeit gleichbleibend dämpfen kann. Größeren und dabei meist langsameren Schwenkbewegungen der Spannvorrichtung wirkt eine von der Geschwindigkeit der Bewegung unabhängige Dämpfkraft entgegen. Dämpfungsele­ mente dieser Art sind besonders einfach und preiswerter als linear wirkende Kolben-Zylinder-Kombination her­ stellbar und ggf. auch am freien Markt erhältlich. Es können entsprechend lange Zylinder mit großem Hub vor­ gesehen werden, so daß die internen Materialbewegungen der Reibbeläge vernachlässigbar sind.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn nach einem weiteren Merkmal der Erfindung die Feder als Schraubenfeder aus­ gebildet und im konzentrischen Verbund mit dem Reibungs­ dämpfer angeordnet ist. Damit kann in besonders schlan­ ker Bauweise eine Spannvorrichtung geschaffen werden, die im beengten Raum zwischen Motor und Kühler eines Kraftfahrzeuges erforderlich ist.

Bei einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im Zylinder ein am Hauptkolben lose anliegender und von diesem in eine der Bewegungsrichtungen gegen die Kraft einer weiteren Feder verschiebbarer Neben­ kolben vorgesehen. Für viele Anwendungsfälle ist es erforderlich, daß die Spannvorrichtung in eine der Be­ wegungsrichtungen eine unterschiedliche Dämpfung auf­ weist. Bei dem erfindungsgemäß eingesetzten linearen Reibungsdämpfer kann dies innerhalb des Zylinders durch einen zweiten, mit einem Reibbelag versehenen Nebenkolben erzielt werden. Der Nebenkolben liegt da­ bei stirnseitig am über eine Kolbenstange nach außen verbundenen Hauptkolben lose an und ist auf der Gegen­ seite gegen den Boden des Zylinders mit einer zusätz­ lichen Feder abgestützt, die lediglich so stark ist, daß sie die Reibungskraft des Nebenkolbens überwin­ det und diesen zurückbewegen kann. Während der Haupt­ kolben in eine der Bewegungsrichtungen den Nebenkolben über die Stirnseite weiterschiebt und dabei zwei Reib­ paarungen wirksam sind, kann sich der Hauptkolben in die andere Richtung allein und frei zurückbewegen, wo­ bei lediglich sein eigener Reibbelag wirksam ist.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist der Neben­ kolben mit von der des Hauptkolbens abweichender Reib­ kraft im Zylinder angeordnet. Durch Änderung der Reibflä­ chenstruktur, der Reibfläche selbst oder der Vorspannung des Reibbelages gegen die Innenfläche des Zylinders kann die Reibkraft beliebig verändert und den Erfordernissen angepaßt werden.

Die Erfindung wird im folgenden an dem in der Zeichnung dargestellten Beispiel beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1 die teilweise Draufsicht auf eine Spannvor­ richtung mit linear wirkendem Dämpfungselement und einer Schraubenfeder und

Fig. 2 den Längsschnitt des in Fig. 1 dargestellten Dämpfungselementes mit zwei Kolben.

Die in Fig. 1 dargestellte Spannvorrichtung besteht aus einem Tragkörper 1 und einer darauf drehbar angeordneten Spannrolle 2, die der besseren Übersicht wegen nicht in voller Größe und nicht im Detail dargestellt ist. Der Tragkörper 1 weist im Abstand zur Spannrolle 2 ein Schwenklager 3 auf, das auf einer Montageplatte 4 be­ festigt ist.

Zwischen dem Befestigungspunkt der Spannrolle 2 und einem Gelenkbolzen 5 der Montageplatte 4 ist ein linear wirkender Reibungsdämpfer 6 mit darüber koaxial angeord­ neter Schraubenfeder 7 angeordnet, die gegenüber dem Schwenkkreis der Spannrolle 2 um das Schwenklager 3 eine etwa tangentiale Ausrichtung aufweisen. Die Schrau­ benfeder 7 ist als Druckfeder ausgebildet und bewegt die Spannrolle 2 und den Tragkörper 1 um dessen Schwenk­ lager 3 in eine der Schwenkrichtungen. Über die Schrau­ benfeder 7 und die Spannrolle 2 wird ein nicht darge­ stellter Treibriemen gespannt, wobei der Kolben 8 des Reibungsdämpfers 6 eine Position zwischen seinen Be­ wegungsendpunkten einnimmt. Der Reibungsdämpfer 6 hat einen dämpfenden Einfluß auf die Schwenkbewegung der Spannrolle 2. Die Montageplatte 4 kann mittels Schrau­ ben, die durch eine Befestigungsbohrung 9 und durch das Schwenklager 3 hindurchführen, beispielsweise an einem Maschinenblock befestigt werden.

Der in Fig. 1 dargestellte Reibungsdämpfer 6 mit Schrau­ benfeder 7 ist in Fig. 2 im Detail zu sehen. Er besteht aus einem Zylinder 10 mit Befestigungselement 11, einer Kolbenstange 12 mit einem Hauptkolben 8 und einem zwei­ ten Befestigungsgelenk 11, einer an der Kolbenstange 12 befestigten Schubscheibe 13, aus der gegen einen Flansch 14 des Zylinders 10 sich abstützenden Schraubenfeder 7 und aus einem Nebenkolben 15 mit separater Feder 16. Der Nebenkolben 15 und der Hauptkolben 8 berühren sich mit ihren Stirnflächen 17 lose, so daß bei Betätigung des Reibungsdämpfers 6 in Schubrichtung 18 der Nebenkolben 15 gegen die Kraft der sich am Boden des Zylinders 10 abstützenden separaten Feder 16 gleichermaßen mitbe­ wegt. Die separte Feder 16 weist eine nur geringe Spannkraft auf und bewirkt keine nennenswerte Steige­ rung des Federvermögens. Beide Kolben 8, 15 sind mit einer breiten Umfangsnut versehen, in die jeweils ein geringfügig elastischer, ringförmiger Reibbelag 19, z. B. aus Kunststoff, eingesetzt ist und unter radia­ ler Vorspannung an der Innenfläche 20 des Zylinders 10 anliegt. Dadurch können beide Kolben 8, 15 nur nach Überwindung der Reibkraft bewegt werden.

Die beiden Kolben 8, 15 sind in Fig. 2 etwa in der Mitte des maximal möglichen Verschiebeweges dargestellt. Diese Position entspricht etwa der Ruhelage der Spannvorrichtung bei gespanntem Treibriemen. Im Betrieb bewirken impuls­ artige Kräfte und Vibrationen, ausgehend vom Treibriemen, zunächst eine Bewegung des Hauptkolbens 8 um diese Ruhe­ lage. In Schubrichtung 18 nimmt der Hauptkolben 8 den Nebenkolben 15 mit gleicher Geschwindigkeit mit, so daß die Reibkraft beider Reibbeläge 19 wirksam ist. In Zug­ richtung 21 wirkt wegen der fehlenden Verbindung zwi­ schen den Kolben 8, 15 lediglich die vom Reibbelag 19 des Hauptkolbens 8 ausgehende Reibkraft. Der Nebenkol­ ben 15 folgt dem Hauptkolben 8 jedoch durch die auf ihn einwirkende Kraft der separaten Feder 16. Diese ist so ausgelegt, daß sie den Nebenkolben 15 bis in die nach Fig. 2 rechte Endposition bewegen kann, wenn auch der Hauptkolben 8 eine entsprechende Position in Zug­ richtung 21 einnimmt. Durch das beschriebene Betriebs­ verhalten erfährt die Spannrolle 2 in ihrer Schwenkbe­ wegung in Richtung Spannen des Treibriemens eine ge­ ringere Dämpfung also ein schnelleres Nachspannen und in entgegengesetzter Richtung eine hohe Dämpfung also ein langsameres Nachgeben. Der Reibungsdämpfer 6 nach Fig. 2 ist lediglich prinzipiell dargestellt. Für den Zusammenbau erforderliche Merkmale wurden nicht berück­ sichtigt.

Claims (4)

1. Spannvorrichtung für Treibriemen, bestehend aus einem Tragkörper (1), einer darauf drehbar ange­ ordneten Spannrolle (2), einem im Abstand dazu auf dem Tragkörper (1) angeordneten Schwenklager (3), einer die Spannvorrichtung gegen den Treib­ riemen anstellenden Feder (7) und einem die Schwenkbewegung dämpfenden Element, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Dämpfungselement als linear wirkender Reibungsdämpfer (6) mit reibschlüssig in einem Zylinder (10) geführtem Kolben (8, 15) ausgeführt ist.

2. Spannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Feder als Schraubenfeder (7) ausgebildet und im konzentrischen Verbund mit dem Reibungsdämpfer (6) angeordnet ist.

3. Spannvorrichtung nach den Ansprüchen 1 oder 2, da­ durch gekennzeichnet, daß im Zylinder (10) ein am Hauptkolben (8) lose anliegender und von diesem in eine der Bewegungsrichtungen gegen die Kraft einer weiteren Feder (16) verschiebbarer Neben­ kolben (15) vorgesehen ist.

4. Spannvorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß der Nebenkolben (15) mit von der des Hauptkolbens (8) abweichenden Reibkraft im Zylinder (10) angeordnet ist.