DE102008015737A1

DE102008015737A1 - Automatische Zugmittelspannvorrichtung zum Spannen eines Riemens eines Verbrennungsmotors mit einer Gleitlagerbuchse, die eine konisch ausgeformte Außenseite aufweist

Info

Publication number: DE102008015737A1
Application number: DE200810015737
Authority: DE
Inventors: Johann Singer
Original assignee: Schaeffler KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2008-03-26
Filing date: 2008-03-26
Publication date: 2009-10-01

Abstract

Die Erfindung betrifft eine automatische Zugmittelspannvorrichtung zum Spannen eines Riemens eines Verbrennungsmotors, mit einem Gehäuseteil und einem in Bezug auf das Gehäuseteil um eine gemeinsame Drehachse relativ zueinander durch die Federkraft einer in dem Gehäuseteil angeordneten federdrehbaren Spannteil, mit einem auf der Innenseite des Gehäuseteils und relativ zu diesem drehfest angeordneten Nabenstück und mit einer über eine auf einer Innenseite im Wesentlichen zylindrisch ausgeformten, das Nabenstück umgebenden Gleitlagerbuchse, wobei die Gleitlagerbuchse eine konisch ausgeformte Außenseite aufweist.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine automatische Zugmittelspannvorrichtung zum Spannen eines Riemens eines Verbrennungsmotors, mit einem Gehäuseteil und einem in Bezug auf das Gehäuseteil um eine gemeinsame Drehachse relativ zueinander durch die Federkraft einer in dem Gehäuseteil angeordneten Feder drehbaren Spannteil, mit einem auf der Innenseite des Gehäuseteils und relativ zu diesem drehfest angeordneten Nabenstück, und mit einer auf einer Innenseite im Wesentlichen zylindrisch ausgeformten das Nabenstück umgebenden Gleitlagerbuchse.
Derartige automatische Zugmittelspannvorrichtungen sind aus dem Stand der Technik bekannt. Solche Zugmittelspannvorrichtungen werden zum Spannen von Riemen verwendet, wobei der Riemen zum Antrieb der Aggregate eines Fahrzeuges genutzt wird. Dabei kommen hochbelastete und niederbelastete Ausführungsarten zum Einsatz. Bei hochbelasteten Ausführungsformen wird das Nabenstück aus einem Stahlbolzen gebildet, der in das Gehäuseteil eingesetzt wird. Sowohl nieder- als auch hochbelastete Zugmittelspannvorrichtungen werden von der Schaeffler KG vertrieben. Dabei werden in solchen Zugmittelspannvorrichtungen auch Gleitlagerbuchsen verwendet, die im hochbelasteten Fall aus Metall-Polymermaterial hergestellt sind und im niederbelasteten Fall aus einem Einkomponentenkunststoffmaterial bestehen.
Aus dem Stand der Technik, etwa der DE 4010928 C2 , der US 4473362 , der DE 3225411 C2 , der DE 4220879 A1 , der EP 0575662 A1 und der US 2003/0083164 A1 sind weitere automatische Riemenspanner und Riemenspannvorrichtungen bekannt. Diese bekannten Lösungen verwenden jedoch eine Vielzahl von Hülsen, die noch dazu relativ lang ausgeführt sind, was sowohl bezüglich Material- und Herstellkosten aufwändig ist, als auch bei der Montage große Sorgfalt benötigt und erhebliche Zeit in Anspruch nimmt.
Sehr lange oder zweiteilig ausgeführte Gleitlagerbuchsen sind aus der DE 69612174 T2 , der US 7004863 B2 und der US 5647813 A1 bekannt. Diese Riemenspanner mit integriertem Dämpfungsmechanismus haben jedoch den Nachteil, dass sie ebenfalls sehr aufwändig ausgestaltet sind und kostenintensiv sind.
Alternative Ausführungsformen, wie etwa aus der US 4696663 A und der US 5045031 A bekannt, weisen ebenfalls diesen Nachteil auf.
Auch die aus dem Stand der Technik, nämlich der DE 10131916 A1 bekannte Lösung umfasst eine relativ lange Dämpfungsbuchse und zusätzlich eine Bandfeder, wodurch erhebliche Kosten bedingt sind.
Eine Riemenspannvorrichtung ist auch aus der DE 10 2004 047 422 A1 bekannt, allerdings wird hier radiales Spiel nicht wirkungsvoll ausgeglichen, wodurch bei entsprechenden Belastungsfällen ein Taumeln um ein Lager bzw. ein kantenbelastetes Lager auftreten kann.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Nachteile aus dem Stand der Technik zu vermeiden und eine kostengünstige Zugmittelspannvorrichtung zur Verfügung zu stellen, die besonders langlebig ist, bei gleichzeitig einfacher Montage.
Offenbarung der Erfindung
Diese Aufgabe wird mit einer gattungsgemäßen Zugmittelspannvorrichtung dadurch gelöst, dass die Gleitlagerbuchse eine konisch ausgeformte Außenseite aufweist.
Die konische Gleitlagerbuchse ist vorzugsweise in Spanneinheiten mit einem sogenannten Balancierungsmechanismus einzusetzen. Eine nähere Beschreibung diesbezüglich ist den Druckschriften DE 10 2005 052 453 A1 und DE 10 2006 014 942 A1 zu entnehmen. Die dortige Offenbarung bezüglich des Balancierungsmechanismus gilt in dieser Anmeldung als einbezogen.
Mittels einer entsprechend ausgestalteten Gleitlagerbuchse wird ein quasi spielfreier Sitz der Gleitlagerbuchse zwischen der Außenseite des Nabenstücks und der Innenseite des Spannteils erreicht. Insbesondere radiales Spiel wird vermieden, so dass kein Taumeln des Spannteils relativ zum Gehäuseteil auftreten kann. Ist das Gehäuseteil, wie im Regelfall üblich, an einem Motorblockabschnitt des Verbrennungsmotors angebracht, so findet nur eine exakte Teilkreisbewegung eines eine Rolle aufnehmenden Hebelabschnitts des Spannteils um die Drehachse statt. Die Zugmittelspannvorrichtung kann dann über die Rolle einen Riemen exakt vorspannen.
Vorteilhafte Ausführungsformen werden in den Unteransprüchen beansprucht und nachfolgend näher erläutert.
In einem Ausführungsbeispiel ist es von Vorteil, wenn die Gleitlagerbuchse einen Längsschlitz aufweist, der die Gleitlagerbuchse spaltet, um insbesondere ein radiales Spiel zu verhindern.
Wenn die Gleitlagerbuchse eines weiteren Ausführungsbeispieles zum gezielten Einstellen der Elastizität Ausnehmungen am Umfang aufweist, so lässt sich ein quasi spielfreier Sitz radial- und designtypisch aufgrund der Axialkraft auf axialwirkenden Gleitlagerkomponenten gewährleisten. Damit erhöht sich die Verschleißbeständigkeit bei Verlängerung der Lebensdauer.
So ist es besonders vorteilhaft, wenn in einer weiteren Ausführungsform die Gleitlagerbuchse in Richtung der Drehachse durchgehend geschlitzt ausgestaltet ist. Die Gleitlagerbuchse ist damit federnd ausgestaltet, derart, dass ein Ausgleich von Passungstoleranzen besonders genau und einfach stattfindet. Auch erhöht sich die Montagefreundlichkeit einer solchen Gleitlagerbuchse, was die Montagekosten für die Zugmittelspannvorrichtungen in dieser Ausführungsform weiter vermindert.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel ist die Gleitlagerbuchse als Spritzgießbauteil gefertigt, und besteht vorzugsweise aus PA46. Durch die Ausgestaltung der Gleitlagerbuchse als Spritzgießbauteil lassen sich die Herstellkosten für das Gleitlager deutlich senken. Auch hat das Material PA46 eine längere Lebensdauer als z. B. PA66. Allerdings sind auch andere Materialien möglich, insbesondere wenn, wie üblich, als Schmiermittel PTFE, vorzugsweise als Trockenschmierstoff. Dabei bietet es sich an, auf der Innen- und/oder Außenseite der Gleitlagerbuchse Schmiernuten, Abriebfangnuten oder sonstige diesbezüglich relevante Vertiefungen vorzusehen.
Um das Entnehmen der Gleitlagerbuchse aus einer entsprechenden Form zu vereinfachen, jedoch im Betrieb der Gleitlagerbuchse in der Zugmittelspannvorrichtung keinen unnötigen Verschleiß hervorzurufen, hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn die Innenseite der Gleitlagerbuchse weniger als 2 Grad, vorzugsweise mehr als 1 Grad, weiter vorzugsweise 1,5 Grad zu der gemeinsamen Drehachse geneigt ist.
Wenn die Außenseite der Gleitlagerbuchse um mehr als 1,5 Grad, vorzugsweise mehr als 10 Grad, und weniger als 30 Grad, weiter vorzugsweise um 2 Grad zu der gemeinsamen Drehachse geneigt ist, so können Selbsthemmkräfte gezielt genutzt werden, um Relativbewegungen zwischen dem Endstück und der Gleitlagerbuchse, sowie der Gleitlagerbuchse und dem Spannteil zuzulassen oder zu verhindern. Bei einem Zulassen dieser beiden Relativbewegungen, verändert sich die Position der punktförmigen Belastung auf die Gleitlagerbuchse während der gesamten Lebensdauer, wodurch keine punktuelle Abnutzung erfolgt und dies in einer längeren Lebensdauer resultiert. Die Gleitlagerbuchse lässt sich auch besonders einfach montieren, wenn sich die Gleitlagerbuchse in Richtung eines von dem Spannteil entfernten Gehäuseteilgrundes des Gehäuseteils verjüngt. Die Gleitlagerbuchse ist dann als Art Hohlkonus zwischen das Nabenstück und das Spannteil einsetzbar und durch herkömmliche Mittel in dieser Position sicherbar.
Als besonders vorteilhaft hat es sich in einem weiteren Ausführungsbeispiel gezeigt, wenn die Gleitlagerbuchse in Richtung der Drehachse gemessene Länge aufweist, die zwischen 80% und 150% des Durchmessers auf der Innenseite der Gleitlagerbuchse beträgt, vorzugsweise 120%. Ein sogenanntes „quadratisches” Gleitlager ist die Folge, wodurch auf doppelt ausgeführte Gleitlager verzichtet werden kann, was dann zu einer Kosteneinsparung unter gleichzeitiger Vermeidung eines Verkippens des Spannteils relativ zum Gehäuseteil erreicht wird.
Um Umwelteinflüsse wirkungsvoll auszuschließen, ist es von Vorteil, wenn auf der vom Gehäuseteil abgewandten Seite der Buchse eine Abdichtvorrichtung angeordnet ist.
Auf kostengünstige und einfach zu beziehende Standardbauteile lässt sich zurückgreifen, wenn die Abdichtung als in Anlage mit dem Nabenstück befindliche Scheibe ausgebildet ist.
Die Zugmittelspannvorrichtung ist dann in Bezug auf das Gewicht besonders leicht ausführbar, wenn das Nabenstück als einstückiges Teil des aus Aluminium-Druckguss gefertigten Gehäuseteils gebildet ist.
Um den Montageprozess zu vereinfachen, ist es von Vorteil, wenn zwischen dem Gehäuseteil und dem Spannteil eine Formschlussverbindung besteht, vorzugsweise eine Schnappverbindung. Dabei ist diese Schnappverbindung dann als Montagehilfe und Montagesicherung nutzbar. Die Montagezeiten lassen sich dadurch verkürzen.
Wenn die Gleitlagerbuchse mit ihrer Innenseite in Anlage mit einer Außenseite des Nabenstücks befindlich ist, so wird Radialspiel auch hier wirkungsvoll verhindert.
Um das Gesamtradialspiel im Gleitbereich zu verhindern, ist es von Vorteil, wenn die Außenseite der Gleitlagerbuchse in Anlage mit einer Innenfläche des Spannteils befindlich ist. Eine Überbestimmung des Lagers ist zu vermeiden.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
Diese wird mit Hilfe einer Zeichnung näher erläutert.
Es zeigen
1 eine schematisch dargestellte Schnittansicht durch eine erfindungsgemäße Zugmittelspannvorrichtung und
2 eine schematisch dargestellte perspektivische Explosionsdarstellung der Zugmittelspannvorrichtung aus 1.
In den 1 und 2 werden für dieselben Elemente dieselben Bezugszeichen verwendet.
Die 1 zeigt eine automatische Zugmittelspannvorrichtung 1 gemäß der Erfindung. Diese Zugmittelspannvorrichtung 1 weist ein Gehäuseteil 2 mit einer Drehachse 3 auf. Auf der Innenseite des Gehäuseteils 2 ist eine Feder 4 konzentrisch zur Drehachse 3 angeordnet.
Um die Drehachse 3 herum ist ein Spannteil 5 angebracht. Auf der Innenseite des Gehäuseteils 2 ist ein Nabenstück 6 drehfest angeordnet. Zwischen dem Gehäuseteil 2 und dem Nabenstück 6 ist eine Gleitlagerbuchse 7 angeordnet.
Die Gleitlagerbuchse 7 weist eine im Wesentlichen zylindrisch ausgeformte Innenseite 8 auf. Auf einer Außenseite 9 ist die Gleitlagerbuchse 7 konisch ausgebildet.
Die Innenseite ist um weniger als 1,5 Grad relativ zur Drehachse 3 geneigt. Die Außenseite 9 ist um ca. 15 Grad zur Drehachse 3 geneigt.
Eine Schraube 10 ragt durch die Zugmittelspannvorrichtung 1 hindurch. Dabei ist der Kopf der Schraube 10 in Anlage mit der am Ende des Nabenstücks 6 befestigten Scheibe 11 und drückt das Gehäuseteil 2 auf einen nicht dargestellten Teil des Verbrennungsmotors, vorzugsweise den Motorblock. Das Gehäuseteil 2 ist somit drehfest am Motorblock befestigt.
Im Endbereich des Nabenstücks 6 in Anlage mit diesem befindlich, ist eine Abdichtvorrichtung 11 vorgesehen. Die Abdichtvorrichtung 11 ist eine Scheibe mit kreisrunder zentrischer Ausnehmung, wobei die Scheibe symmetrisch zur Drehachse 3 angeordnet ist. Die Symmetrieachse der Abdichtvorrichtung 11, insbesondere die Längsachse, ist konzentrisch zu der Drehachse 3 im in die Zugmittelspannvorrichtung 1 eingebauten Zustand. Die Unterseite der Abdichtvorrichtung 1 ist auch in Anlage mit der Gleitlagerbuchse 7 befindlich.
Die Gleitlagerbuchse weist auf der dem Spannteil abgewandten Seite einen Gehäusegrund 12 auf.
Die Feder 4 ist als schenkellose Schraubenfeder ausgeführt, deren eines Ende im Bereich des Gehäusegrundes 12 am Gehäuseteil 2 festgelegt ist. Das andere Ende der Feder 4 ist in Kontakt mit einem Reibring 13 befindlich. Der Reibring 13 ist auch in Anlage mit der Innenseite einer Außenfläche des Gehäuseteils 2 befindlich. Ein Formschluss mit der Feder 4 wird mittels eines Mitnehmers 14 des Reibrings hergestellt. Wie aus 2 besser erkennbar, ist der Mitnehmer 14 ein radial nach innen vorstehender Vorsprung.
In 2 ist auch ein Bolzen 15 dargestellt, mit Hilfe dessen ein Spannteilbetriebswinkel begrenzt wird. Diese Festlegung erfolgt über eine formschlüssige Verbindung. Dabei ist die Feder 4 im eingebauten Zustand, selbst im maximalen Entlastungsfall des Zugmittels, also hier des Riemens, vorgespannt. Die Gleitlagerbuchse 7 weist auf der Außenseite Ausnehmungen 16 auf, die dem gezielten Einstellen der Elastizität der Gleitlagerbuchse 7 dienen.
Zusätzlich weist die Gleitlagerbuchse 7 auf der Innenseite 8 Vertiefungen 17 auf. Diese Vertiefungen dienen der Aufnahme des Schmiermittels und/oder der Aufnahme von abgeriebenem Material. Die Vertiefungen 17 sind dabei als Schlitze ausgeführt, wie auch die Ausnehmungen 16.
Zusätzlich weist die Gleitlagerbuchse 7 einen von der Innenseite 8 bis auf die Außenseite 9 hindurchgehenden Längsschlitz 18 auf. Dieser Längsschlitz 18 durchmisst auch die gesamte Länge der Gleitlagerbuchse 7.
Die Wirkungsweise der Erfindung wird nachfolgend näher erläutert.
Am Spannteil 5 ist eine nicht dargestellte Rolle vorhanden, mittels der ein nicht dargestellter Riemen eines Verbrennungsmotortriebes vorspannbar ist. Längt sich der Riemen, so muss ein Nachspannen mittels der Zugmittelspannvorrich tung 1 erfolgen. Dazu drückt die Feder 4, die mit ihrem am Gehäusegrund 12 festgelegten Ende relativ zum Motorblock drehfest angeordnet ist, das Spannteil 5 derart, dass der Riemen wieder gespannt wird. Dabei gleitet das Spannteil 5 auf der Gleitlagerbuchse 7 um das Nabenstück 6 herum.
Damit ein Dämpfen stattfindet, ist der Reibring 13 mit seiner Außenseite, die Riefen aufweist, in Anlage mit dem Gehäuseteil 2 befindlich. Verdreht sich die Feder 4, so drückt sie gleichzeitig stärker auf den Reibring 13, so dass eine höhere Reibkraft auf der Innenseite des Gehäuseteils 2 erzeugt wird, wodurch Schwingungen gedämpft werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 401092802 C2 [0003]
- US 4473362 [0003]
- DE 3225411 C2 [0003]
- DE 4220879 A1 [0003]
- EP 0575662 A1 [0003]
- US 2003/0083164 A1 [0003]
- DE 69612174 T2 [0004]
- US 7004863 B2 [0004]
- US 5647813 A1 [0004]
- US 4696663 A [0005]
- US 5045031 A [0005]
- DE 10131916 A1 [0006]
- DE 102004047422 A1 [0007]
- DE 102005052453 A1 [0010]
- DE 102006014942 A1 [0010]

Claims

Automatische Zugmittelspannvorrichtung (1) zum Spannen eines Riemens eines Verbrennungsmotors, mit einem Gehäuseteil (2) und einem in Bezug auf das Gehäuseteil (2) um eine gemeinsame Drehachse (3) relativ zueinander durch die Federkraft einer in dem Gehäuseteil (2) angeordneten Feder (4) drehbaren Spannteil (5), mit einem auf der Innenseite des Gehäuseteils (2) und relativ zu diesem drehfest angeordneten Nabenstück (6), und mit einer über eine auf einer Innenseite (8) im Wesentlichen zylindrisch ausgeformten, das Nabenstück (6) umgebenden Gleitlagerbuchse (7), dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitlagerbuchse (7) eine konisch ausgeformte Außenseite (9) aufweist.
Zugmittelspannvorrichtung (1) nach Anspruch 1, wobei die Gleitlagerbuchse (7) einen Längsschlitz (18) aufweist, der die Gleitlagerbuchse (7) spaltet, um insbesondere ein radiales Spiel zu verhindern.
Zugmittelspannvorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Gleitlagerbuchse (7) zum gezielten Einstellen der Elastizität Ausnehmungen (16) am Umfang aufweist.
Zugmittelspannvorrichtung (1) nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei die Gleitlagerbuchse (7) in Richtung der Drehachse (3) durchgehend geschlitzt ausgestaltet ist.
Zugmittelspannvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Gleitlagerbuchse (7) ein vorzugsweise aus PA46 gefertigtes Spritzgießbauteil ist.
Zugmittelspannvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Innenseite (8) der Gleitlagerbuchse (7) weniger als 2 Grad, vorzugsweise mehr als 1 Grad, weiter vorzugsweise 1,5 Grad zu der gemeinsamen Drehachse (3) geneigt ist.
Zugmittelspannvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Außenseite (9) der Gleitlagerbuchse (7) um mehr als 1,5 Grad, vorzugsweise mehr als 10 Grad, und weniger als 30 Grad, weiter vorzugsweise um 20 Grad zu der gemeinsamen Drehachse (3) geneigt ist.
Zugmittelspannvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei sich die Gleitlagerbuchse (7) in Richtung eines von dem Spannteil (5) entfernten Gehäuseteilgrundes (12) des Gehäuseteils (2) verjüngt.
Zugmittelspannvorrichtung (1) nach Anspruch 8, wobei die Gleitlagerbuchse (7) eine in Richtung der Drehachse (3) gemessene Länge aufweist, die zwischen 80% und 150% des Durchmessers auf der Innenseite (8) der Gleitlagerbuchse (7) beträgt, vorzugsweise 120%.
Zugmittelspannvorrichtung (1) nach Anspruch 8 oder 9, wobei auf der vom Gehäusegrund (12) abgewandten Seite der Gleitlagerbuchse (7) eine Abdichtvorrichtung (11) angeordnet ist.
Zugmittelspannvorrichtung (1) nach Anspruch 10, wobei die Abdichtvorrichtung als in Anlage mit dem Nabenstück (6) befindlichen Scheibe ausgebildet ist.
Zugmittelspannvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei das Nabenstück (6) als einstückiges Teil des aus Aluminium-Druckguss gefertigten Gehäuseteils (2) ausgebildet ist.
Zugmittelspannvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei zwischen dem Gehäuseteil (2) und dem Spannteil (5) eine Formschlussverbindung besteht.
Zugmittelspannvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei die Gleitlagerbuchse (7) mit ihrer Innenseite (8) in Anlage mit einer Außenseite des Nabenstücks (6) befindlich ist.
Zugmittelspannvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei die Außenseite (9) der Gleitlagerbuchse (7) in Anlage mit einer Innenfläche des Spannteils (5) befindlich ist.