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Beschreibung der Erfindung
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Gebiet der Erfindung
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Die
Erfindung betrifft eine Spanneinrichtung für ein Zugmittel wie einen Riemen
oder eine Kette, insbesondere einen Riementrieb eines Kraftfahrzeugs.
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Hintergrund
der Erfindung
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Eine
solche Spanneinrichtung ist beispielsweise aus der
DE 195 23 647 A1 bekannt.
Diese Spanneinrichtung weist einen ein Spannmittel in Form einer
Spannrolle aufweisenden Spannhebel auf, der an einem Drittgegenstand,
hier einem Motorblock, um eine über
einen Achsbolzen in Form einer Befestigungsschraube realisierte
Drehachse schwenkbar gelagert angeordnet ist. Am anderen Ende des
Spannhebels ist ein Spannelement mit einer integrierten Feder angeordnet,
welches Spannelement linear wirkt und den Spannhebel um seine Drehachse
verschwenkt, wodurch die Spannrolle gegen den Riemen gedrückt wird
und diesen vorspannt. Während
das aus
DE 195 23
647 A1 bekannte Spannfederelement ein reines Spannelement
ohne integrierter Dämpfung
ist, sind darüber
hinaus Spannelemente in Form von Hydraulikelementen bekannt, so
beispielsweise aus
DE
196 09 420 A1 , die neben dem mechanischen Spannmechanismus,
realisiert über
die Schraubenfeder, zusätzlich
einen hydraulischen Dämpfungsmechanismus
aufweisen, der eine gerichtete Dämpfung
der Spannhebelbewegung ermöglicht.
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Bedingt
durch den häufig
sehr geringen Bauraum für
das Spannelement, sei es ein reines Spannelement oder ein Spann-Dämpfungs-Element,
sind der hierüber
erzeugbaren Riemenvorspannkraft Grenzen gesetzt. Anwenderseitig
besteht mitunter der Wunsch, relativ hohe Vorspannkräfte erzeugen zu
können,
gleichzeitig soll aber die Systemdämpfung in der wie von beispielsweise
dem beschriebenen Hydraulikelement bekannten linearen Wirkrichtung
nach wie vor gegeben sein.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Spanneinrichtung
anzugeben, die die Erzeugung hoher Vorspannkräfte bei gleichzeitig gegebener
linearer Dämpfung
des Systems ermöglicht.
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Zur
Lösung
dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß eine Spanneinrichtung
vorgesehen, mit einem ein Spannmittel, insbesondere eine Spannrolle
für das
Zugmittel aufweisenden, an einem Drittgegenstand um eine Achse drehbar
anzuordnenden Spannhebel und mit einem einerseits an dem oder einem
Drittgegenstand und andererseits an dem Spannhebel angeordneten
Spann-Dämpfungs-Element
oder Dämpfungselement,
sowie mit einem, gegebenenfalls unterstützend zum Spann-Dämpfungs-Element
wirkenden, einerseits lagefest und andererseits am Spannhebel angeordneten,
den Spannhebel vorspannenden Federelement.
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Bei
der erfindungsgemäßen Spanneinrichtung
ist ein Federelement vorgesehen, das unmittelbar am Spannhebel angreift
und mit seinem anderen Ende lagefest, bevorzugt am Drittgegenstand
selbst oder einer Grundplatte der Spanneinrichtung lagefest angeordnet
ist. Dieses Federelement ist bevorzugt als Dreh- oder Schenkenfeder
ausgeführt
und ermöglicht
es, eine sehr hohe Vorspannkraft zu erzeugen.
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Die
Systemdämpfung
wird über
das integrierte Spann-Dämpfungs-Element oder
das ausschließlich
Dämpfungsfunktion
aufweisende Dämpfungselement,
das zwischen dem Spannhebel und dem oder einem anderen Drittgegenstand
geschaltet ist, realisiert.
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Handelt
es sich um ein kombiniertes Spann-Dämpfungs-Element, beispielsweise
in Form eines bekannten Hydraulikspanners, so kann eine sehr hohe
Vorspannkraft erzeugt werden, nachdem die Spannfeder des Spann-Dämpfungs-Elements sowie das
zusätzliche
hebelseitig vorgesehene Federelement zusammenwirken, mithin also
beide die Gesamtvorspannkraft erzeugen. Je nach Auslegung der jeweiligen
verwendeten Federn kann die Federkraft der Spanneinrichtung variiert
und dem jeweiligen zu spannenden System angepasst werden. Die ursprünglich aufgrund
des limitierten Bauraums des Spannelements, wie beispielsweise in
DE 195 23 647 A1 beschrieben,
resultierenden Grenzen sind bei der erfindungsgemäßen Spanneinrichtung
mit besonderem Vorteil hinsichtlich der Höhe der maximal erzeugbaren
Vorspannkraft nicht gegeben. Auf der anderen Seite bleibt wie ausgeführt die
gerichtete Dämpfung erhalten.
Dies gilt auch für
den Fall, dass ein reines Dämpfungselement,
beispielsweise in Form eines hydraulischen Dämpfers, der kein integriertes
Federelement aufweist, mithin also noch einfacher konzipiert werden
kann, eingesetzt wird. Über
das hebelseitig vorgesehene Federelement kann eine hohe Vorspannkraft
erzeugt werden, gleichzeitig bleibt die vorteilhafte gerichtete
Systemdämpfung
nach wie vor erhalten.
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Wie
ausgeführt
kommt zweckmäßigerweise als
Federelement eine Dreh- oder Schenkelfeder zum Einsatz, die bevorzugt
von einem die Achse bildenden Achsbolzen, über den der Spannhebel am Drittgegenstand
befestigbar ist, durchsetzt ist. Dabei kann der Spannhebel unmittelbar
auf den Drittgegenstand aufgesetzt sein, wenn dort eine geeignete
Halterung zur lagefesten Fixierung des Federendes vorgesehen ist.
Zweckmäßigerweise
ist aber eine Grundplatte vorgesehen, an der das Federelement lagefest
positioniert ist, welche Grundplatte ihrerseits unverdrehbar und
positionsfest beispielsweise über den
Achsbolzen, der am Drittgegenstand, z. B. dem Motorblock, verschraubt
wird, fixiert ist.
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Je
nach Ausgestaltung des Riementriebs sind unterschiedliche Ausgestaltungen
der Spanneinrichtungen denkbar. Das Spann-Dämpfungs-Element oder das Dämpfungselement
kann entweder am Spannhebel im Bereich zwischen der Drehachse des
Spannmittels, also der Spannrolle und der Hebeldrehachse angreifen,
oder aber im Bereich des dem Spannmittel entfernten Hebelendes.
Die jeweils zu wählende
Konfiguration richtet sich nach der Auslegung des Riementriebs sowie
dem vorhandenen Bauraum.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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Weitere
Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus
der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels. Dabei zeigen:
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1 eine
Prinzipdarstellung eines Zugmitteltriebs mit einer integrierten
Spanneinrichtung einer ersten Erfindungsausgestaltung,
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2 die
Spanneinrichtung aus 1 in einer Seitenansicht,
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3 die
Spanneinrichtung aus 1 in einer Perspektivansicht,
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4 eine
Prinzipdarstellung eines Zugmitteltriebs mit einer Spanneinrichtung
einer zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform,
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5 die
Spanneinrichtung aus 4 in einer Seitenansicht, und
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6 die
Spanneinrichtung aus 4 in einer Perspektivansicht.
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Detaillierte
Beschreibung der Zeichnungen
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1 zeigt
einen erfindungsgemäßen Zugmitteltrieb 1 umfassend
ein Zugmittel 2, beispielsweise einen Riemen, der im gezeigten
Beispiel um eine Riemenscheibe 3, die auf der nicht näher gezeigten Kurbelwelle
angeordnet ist, eine Riemenscheibe 4, die beispielsweise
an einem anzutreibenden Generator angeordnet ist, sowie zwei weitere
Riemenschreiben 5, 6, die Nebenaggregaten wie
dem Klimakompressor oder der Wasserpumpe zugeordnet sind, geführt ist.
Zum Spannen des Zugmittels 2 ist eine Spanneinrichtung 7 vorgesehen,
umfassend einen Spannhebel 8, der über ein Befestigungselement 9 in Form
eines Achsbolzens 10 an einem nicht näher gezeigten Drittgegenstand
wie beispielsweise einem Motorblock befestigt ist. Der Achsbolzen 10 bildet gleichzeitig
eine Drehachse, um die der Spannhebel 8 verschwenkt werden
kann. Der Achsbolzen 10 durchsetzt eine Grundplatte 11 in
einer entsprechenden Bohrung, welche Grundplatte 11 unmittelbar
an dem Drittgegenstand, also beispielsweise dem Motorblock, anliegt
und einen vorspringenden Zapfen 12 aufweist, über den
die Grundplatte 11 drehfest am Drittgegenstand arretiert
ist.
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An
der Grundplatte 11 ist im gezeigten Beispiel ein Federelement 13 in
Form einer Dreh- oder Schenkelfeder 14 mit einem Ende lagefest
angeordnet. Mit dem anderen Ende ist die von dem Achsbolzen 10 durchsetzte
Dreh- bzw. Schenkelfeder 14 am Spannhebel 8 angeordnet. Über diese
Dreh- bzw. Schenkelfeder 14 wird der Spannhebel 8 vorgespannt,
sodass ein am Spannhebel angeordnetes Spannmittel 15 in
Form der Spannrolle gegen die Riemeninnenseite gedrückt wird,
wodurch der Riemen gespannt wird.
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An
dem dem Spannmittel 15, hier also der Spannrolle, die um
eine Drehachse D dreht, gegenüberliegenden
Ende ist im gezeigten Beispiel ein Spann-Dämpfungs-Element 16,
bevorzugt ein Hydraulikspanner, angeordnet. Das Spann-Dämpfungs-Element 16 ist
dort in einem Lagerauge 17 schwenkbar aufgenommen, mit
dem anderen Ende ist es über
ein Lagerauge 18 an einem ebenfalls nicht gezeigten Drittgegenstand,
gegebenenfalls dem Motorblock, lagefest angeordnet.
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Das
Spann-Dämpfungs-Element
umfasst eine nicht näher
gezeigte integrierte Feder, die den Schwenkhebel 8 unterstützend in
die Richtung vorspannt, in die auch die Dreh- oder Schenkelfeder 14 arbeitet.
Hier ist also die Federwirkung des Spann-Dämpfungs-Elements 16 und
die Federwirkung der Dreh- oder Schenkelfeder 14 miteinander kombiniert,
sodass extrem hohe Vorspannkräfte
erzeugt werden können.
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Gleichzeitig
bleiben die linearen Dämpfungseigenschaften
des Spann-Dämpfungs-Elements,
das wie ausgeführt
bevorzugt als Hydraulikelement ausgeführt ist und einen hydraulischen
Dämpfungsmechanismus
aufweist, erhalten. Bei einer betriebsbedingten Expansion des Spann-Dämpfungs-Elements wird
infolge dieser Dämpfungswirkung
die Bewegung nur gedämpft
erfolgen, es kommt also nicht zum Schlagen. Die Verwendung eines
Spann-Dämpfungs-Elements ist besonders
in Verbindung mit einem Zugmitteltrieb mit einem integrierten Startergenerator
zweckmäßig, da
ein solcher Trieb sehr hohe Vorspannkräfte erfordert, gleichermaßen jedoch
infolge der betriebsbedingten Lastwechsel im Trieb die Dämpfungsfunktion
vorteilhaft ist.
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An
dieser Stelle ist darauf hinzuweisen, dass – sollte die über die
Dreh- oder Schenkelfeder erzeugbare Vorspannkraft im Hinblick auf
die Zugauslegung etc. ausreichend sein – anstelle eines Spann-Dämpfungs-Elements
auch ein reines Dämpfungselement,
beispielsweise ein reines hydraulisches Dämpfungselement ohne integrierte
Feder verwendet werden kann. Ein solches Dämpfungselement kann also sehr
einfach konzipiert sein, nachdem auf den integrierten Federmechanismus,
der hier dann zur Erzeugung der Vorspannkraftkomponente nicht benötigt wird,
verzichtet werden kann.
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4 zeigt
einen Zugmitteltrieb mit einer integrierten Spanneinrichtung, wobei
soweit zweckmäßig die
gleichen Bezugszeichen wie bei der zuvor beschriebenen Ausführungsform
verwendet werden. Der Zugmitteltrieb 1 weist die gleichen
Komponenten wie der zuvor beschriebene Zugmitteltrieb auf. Auch die
Spanneinrichtung 7 umfasst hier einen Spannhebel 8,
der das Spannmittel 15 in Form der Spannrolle trägt, und
der über
einen Achsbolzen 10 über
eine Grundplatte 11 an einem Drittgegenstand wie dem Motorblock
angeordnet ist. Auch hier ist ein Spann-Dämpfungs-Element 16 in
Form eines Hydraulikspanners vorgesehen, das jedoch anders bezüglich des
Spannhebels 8 positioniert ist. Mit dem Lagerauge 18 ist
das Spann-Dämpfungs-Element 16 wiederum
an einem Drittgegenstand, sei es dem Motorblock oder einem anderen
lagefesten Drittgegenstand, angeordnet. Der Befestigungspunkt ist
jedoch ein anderer als bei der Ausführungsform gemäß den 1-3.
Mit dem anderen Ende ist das Spann-Dämpfungs-Element 16 an
einem Lagerauge 17 im Bereich zwischen der Drehachse D
des Spannmittels 15 und der über den Achsbolzen 10 realisierten
Drehachse des Spannhebels angeordnet. Die Wirkrichtung des Spann-Dämpfungs-Elements
hinsichtlich der erzeugten Vorspannkraft ist also eine andere als
bei der Ausführungsform
nach 1, der Spannhebel 8 jedoch wird bei jeder
Ausführungsform letztlich
in die gleiche Richtung über
das Spann-Dämpfungs-Element
vorgespannt. Auch hier ist also eine Kombination der im Spann-Dämpfungs-Element 16 integrierten
Feder sowie der Dreh- oder Schenkelfeder 14, die auch hier
zwischen Grundplatte 11 und Schwenkhebel 8 geschaltet
ist, gegeben, sodass äußerst große Vorspannkräfte bei gleichzeitig
gegebener linearer Dämpfung
erreicht werden können.
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Auch
bei dieser Auslegung der Spanneinrichtung 7 kann selbstverständlich anstelle
des kombinierten Spann-Dämpfungs-Elements 16 ein
reines vorzugsweise hydraulisch arbeitendes Dämpfungselement verwendet werden,
sofern die über
die Dreh- oder Schenkelfeder 14 erzeugte Vorspannkraft
ausreichend ist.
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Bei
der erfindungsgemäßen Spanneinrichtung
kommen, sofern ein Spann-Dämpfungs-Element 16 verwendet
wird, zwei unterschiedliche Federtypen mit unterschiedlichen Arbeitsweisen
zum Einsatz. Handelt es sich bei der Dreh- bzw. Schenkelfeder um eine Biegefeder,
die also vorwiegend auf Biegung beansprucht wird, kommt im Spann-Dämpfungs-Element 16 eine
reine Schraubenfeder, die axial beansprucht wird, zum Einsatz. Die
Verwendung zweier separater Federn, insbesondere Federn unterschiedlichen
Funktionstyps, ermöglicht
es, die gesamten Federeigenschaften der erfindungsgemäßen Spanneinrichtung
relativ breitbandig variieren zu können, sodass sich verschiedene
und den Anforderungen entsprechende Federkennlinien des gesamten
Systems einstellen lassen.
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- 1
- Zugmitteltrieb
- 2
- Zugmittel
- 3
- Riemenscheibe
- 4
- Riemenscheibe
- 5
- Riemenscheibe
- 6
- Riemenscheibe
- 7
- Spanneinrichtung
- 8
- Spannhebel
- 9
- Befestigungselement
- 10
- Achsbolzen
- 11
- Grundplatte
- 12
- Zapfen
- 13
- Federelement
- 14
- Schenkelfeder
- 15
- Spannmittel
- 16
- Spann-Dämpfungs-Element
- 17
- Lagerauge
- 18
- Lagerauge