WO2003036130A1

WO2003036130A1 - Spannvorrichtung

Info

Publication number: WO2003036130A1
Application number: PCT/EP2002/011281
Authority: WO
Inventors: Andreas Lang; Matthias Schmidl
Original assignee: INA Schaeffler KG
Current assignee: IHO Holding GmbH and Co KG
Priority date: 2001-10-24
Filing date: 2002-10-09
Publication date: 2003-05-01
Anticipated expiration: 2004-04-24
Also published as: BR0206167A; DE10152364A1

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Spannvorrichtung (1a) für ein Zugmittel (16), die ein ortsfestes Basisteil (2a) aufweist, an dem ein Schwenkarm (8) in Verbindung mit einer Spannrolle (15) drehbar gelagert ist. Zwischen dem Basisteil (2a) und dem Schwenkarm (8) ist eine konisch gewickelte Schraubendrehfeder (12) eingesetzt.

Description

Spannvorrichtung

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Spannvorrichtung für ein Zugmittel, insbesondere Riemen eines Zugmitteltriebs. Der Aufbau der Spannvor- richtung umfasst ein ortsfestes, beispielsweise an dem Kurbelgehäuse der Brennkraftmaschine befestigtes Basisteil, das eine Drehachse für einen Schwenkarm bildet. Am freien Ende ist der Schwenkarm mit einer drehbaren, an dem Zugmittel abgestützten Spannrolle versehen. Mittels einer Nabe ist der Schwenkarm über ein Gleitlager an dem Basisteil drehbar gelagert. Als Gleitla- ger ist dabei eine Reibungsbuchse zwischen parallel verlaufenden Gleitlagerflächen der Nabe und dem Basisteil eingesetzt, die konzentrisch angeordnete Kegelflächen bildet. Eine federnde Abstützung der Spannrolle an dem Zugmittel wird mittels einer Schraubendrehfeder erzielt, die konzentrisch die Nabe des Schwenkarms umschließt und mit einem Federende an dem Basisteil und dem weiteren Federende an dem Schwenkarm befestigt ist.

Hintergrund der Erfindung

Aus dem bekannten Stand der Technik sind derartige Spannvorrichtungen be- kannt. Die EP 0 779 452 A2 zeigt eine Spannvorrichtung, deren drehfestes

Basisteil gemeinsam mit der Nabe des Schwenkarms eine relativ große axiale

Länge aufweist. Die mit dem Schwenkarm verbundene Spannrolle ist auf der von der Reibungsbuchse der Spannvorrichtung abgewandten Seite des Schwenkarms angeordnet, wodurch sich der axiale Bauraum der gesamten Spannvorrichtung weiter vergrößert. Als Federmittel, das zwischen dem Basisteil und dem Schwenkarm angeordnet ist und das die konisch gestaltete Reibungsbuchse kraftschlüssig beaufschlagt, dient eine zylindrische, als Zugfeder wirkende Schraubendrehfeder. Diese bekannte an den Größtdurchmesser der Reibungsbuchse angepasste Schraubendrehfeder besitzt eine große Windungszahl und beansprucht damit sowohl in axialer als auch in radialer Richtung einen großen Bauraum.

Zusammenfassung der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine bauraumoptimierte Spannvorrichtung zu schaffen.

Diese Problemstellung wird erfindungsgemäße, mittels einer Schraubendrehfeder gelöst, die an die konische Form der Reibungsbuchse angepasst ist. Weiterhin ist eine Spannrollenanordnung vorgesehen, die innerhalb einer axialen Breite des ortsfesten Basisteils und der Schwenkarmnabe angeordnet ist. Die Verwendung einer konisch gewickelten Schraubendrehfeder vergrößert vorteilhaft die Federdrahtlänge der Schraubendrehfeder, was sich vorteilhaft auf die Dämpfungscharakteristik bzw. das Schwingungsverhalten der Spannvorrichtung auswirkt. Eine weitere, in radialer Richtung sich einstellende Bauraumoptimierung ist realisierbar, indem die Spannrolle so an dem Schwenkarm ange- ordnet ist, dass diese dem Bereich des Federendes der Schraubendrehfeder mit dem kleinsten Durchmesser zugeordnet ist. Der geometrische Aufbau der erfindungsgemäßen Spannvorrichtung realisiert somit beispielsweise eine unmittelbar dem Basiskörper bzw. der Anlagefläche der gesamten Spannvorrichtung zugeordnete Spannrolle, die damit einen relativ eng an der Kontur der Brennkraftmaschine geführten Zugmittel ermöglicht. Weiterhin ist ein kurzer Schwenkarm und damit verkürzter Hebelarm für die Spannrolle realisierbar, was sich ebenfalls auf den erforderlichen Bauraum der Spannvorrichtung auswirkt. Durch die den kleinsten Durchmesser der Schraubendrehfeder zugeord- nete Spannrolle stellt sich trotz kompakter Bauweise der Spannvorrichtung ein ausreichender Freigang bzw. Schwenkwinkel zwischen diesen Bauteilen ein, der das Stellvermögen, trotz kompakter Bauweise der Spannvorrichtung nicht nachteilig beeinflusst.

Der erforderliche Bauraum einer Spannvorrichtung wird im Wesentlichen durch die geometrische Gestaltung der Schraubendrehfeder und die Lage der Spannrolle bestimmt. Die erfindungsgemäßen Maßnahmen, die Verwendung von Schraubendrehfedem, deren Federwindungen unterschiedliche Teilkreis- durchmesser aufweisen sowie einer Spannrollenanordnung, die dem kleinsten Teilkreisdurchmesser der Schraubendrehfeder zugeordnet ist, ermöglicht die Realisierung einer kompakten bauraumoptimierten Spannvorrichtung. Vorteilhaft benötigt die erfindungsgemäße mechanische Spannvorrichtung keinen langen Hebelarm des Schwenkarms. Damit verbunden ist eine schwächere Schraubendrehfeder einsetzbar, was sich vorteilhaft auf die axiale Baulänge der Schraubendrehfeder auswirkt.

Aufgrund der kegelig gestalteten Schraubendrehfeder ist in dem durch die Schraubendrehfeder beanspruchten Bauraum eine vorteilhaft vergrößerte Fe- derdrahtlänge genutzt.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche 2 bis 9.

Weiterhin schließt die Erfindung eine Spannvorrichtung ein, deren Spannrolle in einer Einbaulage dem freien Ende des Basisteils zugeordnet ist. Ein derartiger Aufbau der Spannvorrichtung sieht vor, dass die Spannrolle an dem Schwenkarm auf der von der Abstützf lache des Basisteils abgewandten Seite drehbar befestigt ist.

Vorzugsweise ist die konisch gewickelte Schraubendrehfeder mit dem größten Teilkreisdurchmesser dem Schwenkarm zugeordnet. Von dem Schwenkarm ausgehend verjüngt sich die Schraubendrehfeder in Richtung des Basisteils kontinuierlich, wobei die Windungen der Schraubendrehfeder an der konisch verlaufenden Mantelfläche der Schwenkarmnabe geführt sind oder mit geringem radialen Abstand dazu verlaufen. Diese Einbaulage begünstigt eine Spannrollenanordnung an der zur Anlagefläche der Spannvorrichtung gerich- teten Seite des Schwenkarms. Da die Spannrolle dem Endbereich der Schraubendrehfeder mit dem geringsten Teilkreisdurchmesser zugeordnet ist, kann gleichzeitig ein Schwenkarm mit einem kurzen Hebel eingesetzt werden. Diese Anordnung schafft einen ausreichenden radialen Abstand zwischen der Spannrolle und der Schraubendrehfeder bzw. zwischen der Spannrolle und dem Ba- sisteil der Spannvorrichtung.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung umfasst ein Basisteil, mit einem einstückig angeformten Kegelstumpf, zur Führung bzw. Aufnahme der Reibungsbuchse. Alternativ schließt die Erfindung ein Basisteil ein, dem eine se- parate Führungsbuchse zugeordnet ist, an dessen kegelartig geformter Mantelfläche die Reibungsbuchse anliegt.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist eine Schraubendrehfeder vorgesehen, die in einer Einbaulage mit dem größten Teilkreisdurchmesser an dem Schwenkarm abgestützt ist, von dem sich die Schraubenwindungen kontinuierlich in Richtung des Basisteils verjüngen.

Zur Abstützung der Schraubendrehfeder schließt die Spannvorrichtung außerdem eine Stützscheibe ein. Die Stützscheibe ist an dem Ende des Basisteils befestigt, das von der Anlagefläche abgewandt ist mit dem das Basisteil an einem Maschinenelement anliegt.

Bevorzugt ist die erfindungsgemäße Spannvorrichtung mit einer als Druckfeder gestalteten Schraubendrehfeder versehen. Alternativ schließt die Erfindung ebenfalls eine als Zugfeder ausgebildete Schraubendrehfeder ein. Unabhängig von der Wirkungsweise der Schraubendrehfedern sind diese so in die Spannvorrichtung integriert, dass der zwischen dem Schwenkarm und dem Basisteil bzw. einer separaten Führungsbuchse vorgesehene Konusverband kraftbeaufschlagt ist.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Anhand von zwei Ausführungsbeispielen wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 in einem Längsschnitt eine erfindungsgemäße Spannvor- richtung, dessen Spannrolle in Richtung einer Anlagefläche der Spannvorrichtung am Schwenkarm befestigt ist;

Figur 2 eine Spannvorrichtung, mit einer auf der von der Abstütz- fläche der Spannvorrichtung abgewandten Seite des Schwenkarms befestigten Spannrolle.

Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen

Die in Figur 1 abgebildete Spannvorrichtung 1 a ist mit einem Basisteil 2a orts- fest über eine Anlagefläche 3 an einem Maschinenteil 4 oder einem Maschinenelement, beispielsweise dem Kurbelgehäuse einer Brennkraftmaschine abgestützt. An dem vom Maschinenteil 4 abgewandten Ende ist an dem Basisteil 2a auf einem zylindrischen Abschnitt eine Führungsbuchse 5 lagefixiert, die eine konische Mantelfläche 6 aufweist. Die Führungsbuchse 5 ist dabei so dem Basisteil 2a zugeordnet, dass deren größter Durchmesserbereich dem freien Ende des Basisteils 2a zugeordnet ist und deren konische Mantelfläche 6 sich in Richtung der Anlagefläche 3 kontinuierlich verjüngt. Die Führungsbuchse 5 ist konzentrisch von einer Nabe 7 eines Schwenkarms 8 radial beabstandet umschlossen, wobei die Bauteile, die Führungsbuchse 5 und der Schwenkarm 8 im Bereich der Nabe 7 jeweils Kegelflächen 9a, 9b bilden, die einen Einbauraum 10 für eine Reibungsbuchse 11 radial begrenzen. Zur Erzielung einer Spreizkraft zwischen dem Schwenkarm 8 und dem Basisteil 2a dient eine als Druckfeder ausgelegte Schraubendrehfeder 12, deren erstes Federende 13 an dem Basisteil 2a lagefixiert ist und deren zweites Federende 14 dem Schwenkarm 8 zugeordnet ist. Die Schraubendrehfeder 12 ist dabei einer äußeren Kontur der Nabe 7 des Schwenkarms 8 entsprechend konisch gewickelt. Dadurch vergrößert sich die Federdrahtlänge der Schraubendrehfeder 12 im Vergleich zu einer zylindrisch gewickelten Feder. Neben einer Spreizkraft übt die Schraubendrehfeder 12 eine in Umfangsrichtung wirkende Kraftkomponente aus, wodurch der Schwenkarm 8 in Verbindung mit einer endseitig angeordneten, drehbaren Spannrolle 15 an einem Zugmittel 16 angefedert abgestützt ist. Bei dieser Spannrollenanordnung, die dem Ende der Schraubendrehfeder 12 mit dem geringsten Teilkreisdurchmesser zugeordnet ist, stellt sich selbst bei einem geringen Hebelarm „R", der sich zwischen der Drehachse 17 für den Schwenkarm 8 im Basisteil 2a und der Drehachse 18 der Spannrolle 15 ergibt, ein ausreichender Abstand „S" zwischen der Außenkontur der Spannrolle 15 und der Schraubendrehfeder 12 im Bereich des Federendes 13 ein. Eine axiale Breite „X" der Spannvorrichtung 1a ist bestimmt durch die teilweise ineinander gefügten Bauteile des Basisteils 2a und der Nabe 7 des Schwenkarms 8. Das Maß „X" übertrifft dabei das Axialmaß „V, welches sich zwischen der Spannrolle 15 und dem Schwenkarm 8 einstellt.

Die in Figur 2 abgebildete Spannvorrichtung 1b ist gegenüber der Spannvorrichtung 1a bauteiloptimiert. Dazu weist das Basisteil 2b eine konische Mantelfläche 19 auf, die gemeinsam mit der Nabe 7 des Schwenkarms 8 die Kegelflä- chen 9a, 9b bilden, die radial beabstandet den Einbauraum 10 für die Reibungsbuchse 11 bilden. Abweichend zu der Spannvorrichtung 1a ist die in Figur 2 abgebildete Spannvorrichtung 1 b über die Anlagefläche 20 des Basisteils 2b an dem Maschinenteil 4 abgestützt. Diese Gestaltung des Basisteils 2b bewirkt, dass der Schwenkarm 8 dem Maschinenteil 4 zugeordnet ist und damit die Spannrolle 15 in einem größeren axialen Abstand zu dem Maschinenteil 4 im Vergleich zu Figur 1 angeordnet ist. Ein weiterer Unterschied besteht in der Abstützung der Schraubendrehfeder 12. Das Federende 13 und damit der Abschnitt mit dem geringsten Teilkreisdurchmesser der Schraubendrehfeder 12 ist einer stirnseitig, an dem Basisteil 2b angeordneten separaten Stützscheibe 21 zugeordnet. Auch die Spannvorrichtung 1 b besitzt eine kompakte Bauweise, wobei die Breite „Y" des Schwenkarms 8 in Verbindung mit der Spannrolle 15 kleiner ist als das Breitenmaß „X" des Basisteils 2b in Verbindung mit der Stützscheibe 21.

Bezugszahlen

1a Spannvorrichtung

1b Spannvorrichtung

2a Basisteil

2b Basisteil

3 Anlagefläche

4 Maschinenteil

5 Führungsbuchse

6 Mantelfläche

7 Nabe

8 Schwenkarm

9a Kegelfläche

9b Kegelfläche

10 Einbauraum

11 Reibungsbuchse

12 Schraubendrehfeder

13 Federende

14 Federende

15 Spannrolle

16 Zugmittel

17 Drehachse

18 Drehachse

19 Mantelfläche

20 Anlagefläche

21 Stützscheibe

R Hebelarm des Schwenkarms 8

S Abstand zwischen Spannrolle 15 und Schraubendrehfeder 12 X Breitenmaß des Basisteils 2a, 2b und der Nabe 7 bzw. der Stützscheibe 21

Y Breitenmaß des Schwenkarms 8 in Verbindung mit der Spannrolle 15

Claims

Patentansprüche

1. Spannvorrichtung für ein Zugmittel (16), insbesondere Riemen eines Zugmitteltriebs, wobei:

die Spannvorrichtung (1a, 1b) ein ortsfestes Basisteil (2a, 2b) aufweist, das eine Drehachse (17) für einen Schwenkarm (8) bildet, der über eine drehbare Spannrolle (15) an dem Zugmittel (16) abgestützt ist;

der Schwenkarm (8) mittels einer Nabe (7) über eine als Gleitla- ger gestaltete Reibungsbuchse (11 ) drehbar mittelbar oder unmittelbar auf dem Basisteil (2a, 2b) gelagert ist;

zueinander parallel verlaufende Gleitlagerflächen der Reibungsbuchse (11 ) zu der Drehachse (17) konzentrisch angeordnete Kegelflächen (9a, 9b) bilden;

eine die Nabe (7) des Schwenkarms (8) konzentrisch umschließende, in einer konischen Form gewickelte Schraubendrehfeder (12) mit einem Federende (14) an dem Schwenkarm (8) und mit einem weiteren Federende (13) mittelbar oder unmittelbar an dem

Basisteil (2a, 2b) befestigt ist;

eine insbesondere von dem Basisteil (2a) und der Nabe (7) des Schwenkarms (8) oder des Basisteils (2b) in Verbindung mit einer an dem Basisteils (2b) abgestützten Stützscheibe (21) bestimmte

Breite „X" der Spannvorrichtung (1 a, 1 b) gleich oder größer einer Breite „Y" des Schwenkarm s (8) in Verbindung mit der Spannrolle (15) ausgelegt ist.

2. Spannvorrichtung nach Anspruch 1 , deren Spannrolle (15) in Richtung einer Anlagefläche (3) der Spannvorrichtung (1a) zeigend, seitlich an dem Spannarm (8) befestigt ist.

3. Spannvorrichtung nach Anspruch 1 , wobei die Spannrolle (15) seitlich an dem Schwenkarm (8) auf der einer Anlagefläche (20) der Spannvorrichtung (1b) abgewandten Seite befestigt ist.

4. Spannvorrichtung nach Anspruch 1 , wobei das Basisteil (2b) zur Führung der Reibungsbuchse (11 ) eine konische Mantelfläche (19) aufweist, die als Kegelfläche (9a) ausgebildet ist.

5. Spannvorrichtung nach Anspruch 1 , wobei das Basisteil (2a) mit einer separaten Führungsbuchse (5) verbunden ist, dessen konische Mantelfläche (6) eine Kegelfläche (9a) für die Reibungsbuchse (11 ) bildet.

6. Spannvorrichtung nach Anspruch 1 , wobei die konisch gewickelte Schraubendrehfeder (12) in der Einbaulage von dem Schwenkarm (8) ausgehend, sich in Richtung des Basisteils (2a, 2b) kontinuierlich verjüngt.

7. Spannvorrichtung nach Anspruch 1 , wobei die Schraubendrehfeder (12) mit einem kleinsten Teilkreisdurchmesser, dem Federende (13), an einer separaten, dem Basisteil (2b) zugeordneten Stützscheibe (21 ) abgestützt ist.

8. Spannvorrichtung nach Anspruch 1 , mit einer als Druckfeder gestalteten Schraubendrehfeder (12).

9. Spannvorrichtung nach Anspruch 1 , wobei die Schraubendrehfeder (12) als eine Zugfeder ausgebildet ist.