DE3828350A1 - Automatische spannvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine automatische Spannvorrichtung nach dem Oberbegriff des Hauptanspruches.

Spannvorrichtungen dieser Art werden vorzugsweise in Kraftfahrzeugmotoren eingesetzt und erzeugen eine bei den wechselnden Betriebszuständen des Motors über längere Zeit hinweg weitgehend gleiche Spannung des Treibriemens. Die Spannkraft der z. B. schwenkbar angeordneten Spannrolle wird durch eine Feder erzeugt, wodurch ein automatischer Ausgleich bei nachgebendem bzw. straff werdendem Treibriemen erfolgt. Die Spannung des Treibriemens ändert sich zwischen Kalt- und Warmphase des Motors langfristig durch Materialermüdung des Riemenmaterials und im Betrieb durch Impulsstöße bei Zu- oder Abschalten Belastungen wie Generator, Vakuumpumpe, Kompressor etc., bei Lastwechsel-Momenten des Motors oder bei Erschütterungen des Fahrzeugs etwa durch Fahrbahnfehler. Weiterhin wirken ständige Vibrationen des Treibriemens, hervorgerufen durch die Ventilsteuerung, die verbrennungsbedingten Einflüsse auf den Rundlauf etc. auf die Spannrolle. Aus diesen Gründen ist es vorteilhaft, die Stellbewegung der Spannvorrichtung zu dämpfen.

Eine wirksame Dämpfung ist jedoch nicht einfach zu erreichen, da die genannten Vibrationen des Treibriemens relativ geringe Schwenkamplituden bei hoher Frequenz an der Spannrolle verursachen. Andererseits bewirken Impulsstöße eine langhubige, oft nur einmalige Auslenkung der Spannrolle.

Durch die US-PS 42 83 181 ist beispielsweise eine Spannvorrichtung bekannt, deren Schwenklager mit einer radial vorgespannten Reibhülse versehen ist. Dadurch wird eine Reibungsdämpfung in beide Schwenkrichtungen der Spannvorrichtung erreicht. Durch eine starke radiale Vorspannung kann eine wirksame Dämpfung der Impulsstöße erreicht werden. Bei Vibrationen verhält sich die Spannvorrichtung jedoch dabei wie eine feste, unbewegliche Führungsrolle. Das heißt, daß die Vibrationen vom Treibriemen selbst ausgeglichen werden müssen, was zu starkem Verschleiß und vorzeitigem Ausfall führen kann.

Durch das DE-GM 77 03 393 ist ein hydraulischer Stoßdämpfer bekannt, der die Stellbewegung der Spannvorrichtung hydraulisch dämpft. In der speziellen Ausführung ist ein Ventil im Fluid- Kanal vorgesehen, das beim Stoßdämpfer in einer Richtung hohe und in der anderen geringe Dämpfung bewirkt. Stoßdämpfer dieser Art sind besonders vorteilhaft für die Dämpfung großer Bewegungen mit relativ langen Wegen vorgesehen und eignen sich deshalb vorzüglich zur Energievernichtung bei den oben genannten Impulsstößen. Zur Dämpfung von Vibrationen können sie nur bedingt eingesetzt werden, weil innerhalb des relativ kleinen Amplituden-Bereiches mindestens nach kürzerer Betriebszeit mit einem durch Leckverlust entstandenen Spielraum gerechnet werden muß, innerhalb dessen überhaupt keine Dämpfung mehr möglich ist. Vibrationen des Treibriemens werden bei dieser Ausführung danach nicht mehr gedämpft. Hinzu kommt, daß die meist beengten Platzverhältnisse bei Spannvorrichtungen nur Teleskop-Stoßdämpfer geringer Baulänge ermöglichen und weiterhin die Schwenkbewegung aus diesen Gründen untersetzt auf den Stoßdämpfer übertragen werden muß. Aus diesem Grund nimmt der obengenannte wirkungslose Spielraum einen erheblichen Teil des Bewegungs-Bereiches der Spannrolle ein. Der Stoßdämpfer ist dadurch mindestens bei kleinen Schwenkbewegungen und insbesondere bei Vibrationen unwirksam.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine automatische Spannvorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die alle während des Betriebes entstehenden Stellbewegungen wirkungsvoll dämpft und sich den wechselnden Zustandsbedingungen des Riementriebes anpaßt.

Die Aufgabe wird gelöst durch die Kombination eines mindestens um die Normalstellung der Spannrolle wirksamen Reibungsdämpfers mit geringerer Dämpfkraft und einem mindestens in einer Bewegungsrichtung der Spannrolle wirksamen, hydraulischen Stoßdämpfer mit höherer Dämpfkraft.

Durch die Kombination von zwei verschiedenen Dämpfungsarten können die entsprechenden Elemente individuell auf die charakterischen Merkmale des zu dämpfenden Schwingungsverlaufes abgestimmt werden. Der hydraulische Dämpfer ist dabei gemäß seiner grundsätzlich optimalen Verwendbarkeit zur Dämpfung der Impulsstöße vorgesehen. Der Reibungsdämpfer beruhigt die vom Treibriemen übertragenen Vibrationen geringerer Amplitude. Die erfindungsgemäße Spannrolle paßt sich durch geeignete Mittel wie Federn, hydraulische oder pneumatische Mittel etc. automatisch an die jeweilige Betriebssituation oder auch den Ruhezustand einer Maschine, Motor oder dgl. an und bewirkt vorteilhafterweise in jeder Stellung eine geeignete Dämpfung im Sinne eines ruhigen, geräuscharmen Laufes und einer langen Betriebsdauer bei geringem Verschleiß.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist eine parallele Wirkung von Reibungsdämpfer und hydraulischem Stoßdämpfer vorgesehen mit bedarfsweise einem in durch Vibrationen abgedeckten Bewegungsbereich der Spannrolle unwirksamen, hydraulischen Stoßdämpfer.

Die parallele Wirkung bedeutet, daß die Dämpfungselemente der hydraulischen und der Reibungsdämpfung gleichzeitig von einer Ruhestellung heraus arbeiten. Bei dieser Darstellung ist nicht berücksichtigt, daß der hydraulische Dämpfer einen anfänglichen Leerhub ohne Dämpfung aufweisen kann. Alternativ kann dieser durch Leckverluste sich ergebende Bereich auch bewußt vorgesehen werden, um in diesem Bewegungsbereich allein den Reibungsdämpfer wirken zu lassen. In jedem Fall ist durch die parallele Anordnung sichergestellt, daß aus einer Ruhestellung heraus unverzögert die Reibungsdämpfung wirksam wird und bei Bewegungsamplituden, die größer als die Vibrationsamplituden sind, zusätzlich der hydraulische Dämpfer mit erhöhter Dämpfkraft wirksam wird.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung sind in das Schwenklager integrierte Elemente zur Reibungsdämpfung und ein extern angebrachter Stoßdämpfer vorgesehen. Das Schwenklager kann dabei relativ einfach als radial vorgespannte Reibhülse aus Gleitlagermaterial ausgeführt sein oder axial federnd abgestützte Reibscheiben vorgesehen werden. Ein hydraulischer Teleskop-Stoßdämpfer wird dabei beispielsweise mit dem Schwenkarm der Spannvorrichtung verbunden. Um ein sofortiges Nachspannen des nachgebenden Treibriemens zu bewirken, kann, wie weiter gekennzeichnet ist, sowohl bei der hydraulischen Dämpfung als auch bei der Reibungsdämpfung eine hohe Dämpfung gegen die Spannrichtung und eine geringere bis keine Dämpfung in Spannrichtung vorgesehen werden.

Weitere Merkmale der Erfindung werden im folgenden an den in der Zeichnungen dargestellten Beispielen beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1 die Draufsicht einer Spannvorrichtung mit hydraulischem Teleskop-Stoßdämpfer und in das Schwenklager integrierten Reibungs-Elementen,

Fig. 2 den teilweisen Längsschnitt entlang der Linie A-A nach Fig. 1 und

Fig. 3 den Längsschnitt eines Teleskop-Stoßdämpfers mit integrierten Reibungselementen.

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 gezeigt ist. Der Tragkörper 1 weist im Abstand zur Spannrolle 2 ein Schwenklager 3 auf, das auf einer Montageplatte 4 befestigt ist.

Zwischen dem Befestigungspunkt der Spannrolle 2 und einem Gelenkbolzen 5 der Montageplatte 4 ist ein hydraulisch wirkender Teleskop-Stoßdämpfer 6 mit darüber koaxial angeordneter Schraubenfeder 7 vorgesehen, die gegenüber dem Schwenkkreis der Spannrolle 2 um das Schwenklager 3 eine etwa tangentiale Ausrichtung aufweisen. Die Schraubenfeder 7 ist als Druckfeder ausgebildet und bewegt die Spannrolle 2 und den Tragkörper 1 um dessen Schwenklager 3 in eine der Schwenkrichtungen. Durch die Schraubenfeder 7 und die Spannrolle 2 wird ein nicht dargestellter Treibriemen gespannt, wobei der Kolben 8 des Teleskop-Stoßdämpfers 6 eine Position zwischen seinen Bewegungsendpunkten einnimmt. Der Teleskop-Stoßdämpfer 6 hat einen dämpfenden Einfluß auf die Schwenkbewegung der Spannrolle 2. Die Montageplatte 4 kann mittels Schrauben, die durch eine Befestigungsbohrung 9 und durch das Schwenklager 3 hindurch führen, beispielsweies an einem Maschinenblock befestigt werden.

In das Schwenklager 3 der Spannvorrichtung sind, wie besser aus Fig. 2 hervorgeht, Elemente zur Reibungsdämpfung integriert. Zwischen einer Lagerhülse 10 und einem Hülsenabschnitt 11 des Schwenkarmes 1 ist eine dünnwandige Gleitlagerbüchse 12 eingesetzt, die im Bereich des Schraubenkopfes 13 radial umgeformt ist. Daran liegt ein mit der Lagerhülse 10 einstückig verbundener Flansch 14 axial an und wird axial und radial von einer Flanschhülse 15 umgeben, die axial formschlüssig an der Stirnseite 16 des Hülsenabschnittes 11 anliegt und mit dem radial eingezogenen Rand 17 in eine Rille 18 des Hülsenabschnittes 11 greift. Zwischen dem zum Schraubenkopf 13 reichenden Flanschabschnitt 19 und der äußeren Reibfläche 20 des Flansches 14 ist ein Dämpfungsring 21 und ein axial wirkender Federring 22 verdrehgesichert eingesetzt. Die dadurch erreichte Reibung ist so ausgelegt, daß sie Vibrationen des Treibriemens, die sich als Schwingungen kleiner Amplitude auf die Spannvorrichtung übertragen, wirksam gedämpft werden. Bei dem oben genannten Teleskop-Stoßdämpfer 6 ist durch bewußt unvollständig gefüllte Kammern ein aus der jeweiligen Ruhestellung heraus wirkender Leerhub ohne Dämpfwirkung vorgesehen. Er überdeckt den sich durch die Vibrationen ergebenden Bewegungsbereich der Spannvorrichtung. Bei größeren Bewegungen, insbesondere bei auf die Spannrolle 4 wirkenden, starken Impulsstößen, wirkt zusätzlich zur Reibungsdämpfung die hydraulische Dämpfung des Teleskop-Stoßdämpfers 6.

Alternativ zu dem in Fig. 2 dargestellten, in das Schwenklager 3 integrierten Reibungsdämpfer 14, 21, 22, kann dieser, wie in Fig. 3 gezeigt ist auch in den hydraulischen Teleskop- Stoßdämpfer 6 integriert sein.

Der Kolben 23 weist dazu eine relativ breite Ringnut auf, in die ein Reibring 24 aus Kunststoff eingesetzt ist. Dieser liegt durch die materialeigene Elastizität unter Vorspannung an der Zylinderwand 25 des Teleskop-Stoßdämpfers 6 und bildet einen linear beweglichen Reibungsdämpfer. Der Kolben 23 ist weiterhin mit einer progressiv wirkenden Dichtung 26 versehen, so daß bei einer Bewegung der Spannrolle 4 vom Treibriemen weg bzw. beim Einschieben des Kolbens 23 in den Zylinder 27 in Pfeilrichtung 28 hydraulische Flüssigkeit von der vorderen Kammer 29 lediglich durch die engen Strömungskanäle 30 in die hintere Kammer 31 strömt. Dadurch entsteht eine relativ starke hydraulische Dämpfung insbesondere von Impulsstößen. Bei dieser Bewegungsrichtung 28 ist der Rückflußkanal 32 durch ein Kugelventil 33 mit Druckfeder 34 geschlossen. In der umgekehrten Richtung 35, daß heißt bei Bewegung der Spannrolle 4 zum Treibriemen öffnet das Kugelventil 33, wodurch die hydraulische Flüssigkeit von der hinteren 31 in die vordere Kammer 29 strömt und keine wesentliche Dämpfung bewirkt. Auch dieser hydraulische Teleskop-Stoßdämpfer 6 hat durch unvollständige Füllung einen Leerhub, der den durch Vibrationen erzeugten und durch den Reibungsdämpfer 24, 25 abgedeckten Bereich ohne hydraulische Dämpfung freihält.

Claims (7)

1. Automatische Spannvorrichtung mit einer unter Vorspannung gegen einen Treibriemen oder dgl. anliegenden Spannrolle und in deren Bewegungsrichtung wirksamen Dämpfungselementen, gekennzeichnet durch die Kombination eines mindestens um die Normalstellung der Spannrolle wirksamen Reibungsdämpfers (14, 21, 22, 24, 25) mit geringerer Dämpfkraft und einem mindestens in einer Bewegungsrichtung der Spannrolle wirksamen, hydraulischen Stoßdämpfer (8) mit höherer Dämpfkraft.

2. Spannvorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die parallele Wirkung von Reibungsdämpfer (14, 21, 22, 24, 25) und hydraulischem Stoßdämpfer (6).

3. Spannvorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen im durch Vibrationen abgedeckten Bewegungsbereich der Spannrolle (4) unwirksamen, hydraulischen Stoßdämpfer (6).

4. Spannvorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Spannvorrichtung mit in deren Schwenklager (3) integrierten Elementen (14, 21, 22) zur Reibungsdämpfung und einem extern angebrachten, hydraulischen Stoßdämpfer (6).

5. Spannvorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch in den hydraulischen Stoßdämpfer (6) integrierte Elemente (24, 25) zur Reibungsdämpfung.

6. Spannvorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der hydraulische Stoßdämpfer (6) gegen die Spannrichtung der Spannrolle eine hohe Dämpfung und in Spannrichtung im wesentlichen keine Dämpfung aufweist.

7. Spannvorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine gegen die Spannrichtung wirkende höhere und in Spannrichtung wirkende geringere bis keine Reibungsdämpfung.