DE3810187C2 - Spannvorrichtung für Treibriemen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Spannvorrichtung nach dem Oberbegriff des Hauptanspruches.

Eine Spannvorrichtung dieser Art ist bereits durch die DE 26 17 368 A1 bekannt. Bei dieser Ausführung ist ein Schwenkhebel auf einer Tragplatte schwenkbar gelagert. Eine Spannrolle ist außerhalb des Schwenklagers angeordnet und wird durch eine auf das andere Ende des Schwenkarmes wirkende Betriebsfeder gegen einen Treibriemen gespannt. Diese Betriebsfeder ist während des Betriebes dauernd wirksam. Um eine optimale Grundeinstellung vornehmen zu können, ist die Tragplatte ihrerseits über ein weiteres Schwenklager mit dem Motorblock verbunden und kann mit einer Befestigungsschraube in der entsprechenden Stellung fixiert werden. Durch eine weitere zwischen dem Motorblock und der Tragplatte angeordnete Spannfeder kann die Grundeinstellung mit stets gleicher Spannkraft gegen den Treibriemen bei gegenüber der Tragplatte in der Schwenkbewegung arretierter Spannrolle erfolgen. Nach Lösen der Arretierung werden Betriebsstöße und Schwingungen des Treibriemens von der Betriebsfeder aufgenommen und ausgeglichen. Die Montage der Spannvorrichtung ist in der beschriebenen Art relativ aufwendig und insbesondere durch die erforderliche Arretierung kompliziert. Sie erfordert ein gewissenhaftes Vorgehen. Weiterhin weist die bekannte Spannvorrichtung einen großen Verstellbereich des Schwenkhebels auf, der zu folgenschweren Schäden führen kann. Durch starke Impulsstöße im Betriebsverhalten des Motors wird der Treibriemen im Bereich der Spannvorrichtung stark gestreckt.

Dies führt zum Ausweichen der Spannrolle in Richtung weg vom Treibriemen. Da die bekannte Spannvorrichtung in dieser Bewegungsrichtung keinerlei Dämpfung aufweist, kann der Treibriemen mindestens kurze Zeit ungespannt sein. In dieser Phase ist die Wahrscheinlichkeit sehr groß, daß zwischen den Triebrädern und dem Treibriemen Schlupf auftritt. Insbesondere bei Zahnriemen tritt in diesem Fall durch Überspringen eines oder mehrerer Zähne ein Drehwinkel-Fehler zwischen beispielsweise Kurbel- und Nockenwelle auf, was zum Stillstand des Motors, mindestens jedoch zu fehlerhaftem Betrieb führt.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Spannvorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die aus wenigen Einzelteilen besteht, einfach montiert und eingestellt werden kann und durch die während des Betriebes ein Schlupf bzw. Zahnsprung zwischen dem Treibriemen und den Triebrädern sicher vermieden wird.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die gegen den Treibriemen wirksame Spannkraft der Betriebsfeder die Spannkraft der Spannfeder übersteigt und die Verstellbewegung der Spannrolle im Betrieb auf einen solchen Bereich beschränkt ist, daß in Richtung gegen die Kraft der Betriebsfeder eine formschlüssige Begrenzung der Verstellbewegung vorgesehen ist, die sich aus der Position der Spannrolle bei maximaler Motortemperatur ergibt, und daß in Richtung zum Treibriemen hin die Begrenzung der Verstellbewegung durch die maximale Längung des Treibriemenabschnitts im lastlosen Trum unter den ungünstigsten Betriebsbedingungen gegeben ist.

Durch die in Spannrichtung stärkere Betriebsfeder kann ein Arretieren der Spannrolle innerhalb ihres im Betrieb wirksamen Stellbereiches vorteilhafterweise entfallen. Weiterhin ist dieser Stellbereich auf ein geringes Maß begrenzt. Das optimale Maß ergibt sich aus verschiedenen Betriebswerten bzw. -parametern, wie erforderlicher Spannkraft, größter umgerechneter Variation der Treibriemen-Länge in Abhängigkeit der Motortemperatur, Längung des Treibriemens durch Alterung, Einlauf etc., größter Dehnung im Lasttrum des Treibriemens infolge von Impulsstößen, Momentbelastungen etc. und erforderlicher Längung des Treibriemens, um einen schlupfbedingten Zahnsprung zu erreichen, um nur einige Einflüsse zu nennen. Diese Werte sind für nahezu jeden Anwendungsfall verschieden und führen als rechnerische Grundlage, im Zweifelsfall durch Experimente unterstützt, zum erforderlichen Maß des Verstellweges im Betrieb der erfindungsgemäßen Spannvorrichtung.

In jedem Fall wird angestrebt, daß eine formschlüssige Begrenzung der Stellbewegung wirksam wird, bevor unter ungünstigsten Betriebsbedingungen ein Zahnsprung auftreten kann. Die Grenze n der anderen Richtung ergibt sich aus der maximal erforderlichen Nachstellung der Spannrolle infolge Längung des Treibriemensabschnittes im lastlosen Trum. Bei einem praxisgerechten Beispiel betrug der begrenzte Verstellbereich der Spannrolle ca. 2 mm.

Die unterschiedlichen Federkräfte der Spannfeder und der Betriebsfeder sind, wie nach weiteren Merkmalen der Erfindung gekennzeichnet, so gewählt, daß die Betriebsfeder etwa bei halber Auslenkung innerhalb der Verstellbewegung die erforderliche Spannkraft für den Treibriemen erzeugt und diese Federkraft der der Spannfeder entspricht. Unter diesen Voraussetzungen muß bei der Montage lediglich darauf geachtet werden, daß der Tragkörper bei gespannter Spannfeder durch die Befestigungsschraube festgelegt wird, um sicher zu sein, daß die Betriebsfeder einerseits gespannt ist, und der Verstellbereich der Spannrolle für den späteren Betrieb optimal angeordnet ist. Das kann am einfachsten dadurch erzielt werden, daß für die Spannfeder eine über den erforderlichen Weg hinweg gleichbleibende Federkraft vorgesehen wird. Dies ist beispielsweise durch eine auf Torsion beanspruchte Spiral- oder Schraubenfeder zu erreichen. Die Betriebsfeder sollte dagegen eine progressive Federkennlinie aufweisen, wobei in einem Arbeitspunkt innerhalb des Verstellbereiches der Spannrolle im Betrieb Kräftegleichgewicht zwischen den beiden Federn herrscht. Ausgehend davon steigt die Federkraft der Betriebsfeder zunehmend in Bewegungsrichtung vom Treibriemen weg und nimmt ab in Bewegungsrichtung zum Treibriemen. Auf diese Weise ergibt sich bei der Montage automatisch die richtige Einstellung und Lage des Arbeitspunktes bzw. Verstellbereiches. Die Lage des Arbeitspunktes innerhalb-des Verstellbereiches kann selbstverständlich durch die Wahl der Federkräfte beliebig variiert werden.

Die erfindungsgemäße Spannvorrichtung zeichnet sich durch wenige Einzelteile und besonders einfache Handhabe bei der Montage aus. Weiterhin werden in der Serienmontage vorteilhafterweise gleichbleibende Ergebnisse erzielt.

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

Die einzige Figur zeigt eine Spannvorrichtung für Treibriemen mit einer Spannfeder 1 und einer Betriebsfeder 2. Auf einem Tragkörper 3 ist eine Spannrolle 4 drehbar gelagert. Der Tragkörper 3 verfügt über ein exzentrisch zur Drehachse 5 der Spannrolle 4 angeordnetes Schwenklager 6, das durch einen Gewindebolzen 7 und eine entsprechende Bohrung im Tragkörper 3 gebildet wird. Der Gewindebolzen 7 ist in einer Montageplatte 8, an einem Motorblock oder dgl. befestigt. Demgegenüber kann der Tragkörper 3 mit einer Mutter 9 verdrehgesichert befestigt werden. Zwischen dem Trägkörper 3 und der Montageplatte 8 ist als Spannfeder 1 eine auf Torsion beanspruchte Schraubenfeder angeordnet, deren freie Enden 10 abgewinkelt sind und in Ausnehmungen 11 des Trägkörpers 3 bzw. der Montageplatte 8 formschlüssig eingreifen. Die Spannfeder 1 weist eine über den gesamten Schwenkbereich nahezu gleiche Spannkraft auf. Das für die Drehbewegung der Spannrolle 4 vorgesehene Kugellager 12 ist über die als in einer Nut 13 eingelassene Wellfeder ausgeführte Betriebsfeder 2 radial beweglich auf dem Tragkörper 3 angeordnet. Der radiale Verstellbereich ergibt sich aus der radialen Abmessung eines Ringspaltes 14 und ist durch die Mantelfläche 15 des Trägkörpers 3 und die Bohrungsfläche 16 des Innenringes 17 formschlüssig begrenzt. Die radiale Federcharakteristik der Betriebsfeder 2 ist progressiv, d. h. mit zunehmendem Einfedern steigt die Federkraft. Axial ist der Innenring 17 zwischen beiderseits an den Stirnflächen 18 anliegenden Ringscheiben 19 mittels einer Tellerfeder 20 und einem Sicherungsring 21 eingespannt. Beim radialen Einfedern des Innenringes 17 gleiten dessen Stirnflächen 18 an den Ringscheiben 19, wodurch eine Reibungsdämpfung entsteht.

Bei der Montage wird die gesamte Spannvorrichtung über die Montageplatte 8 am Motorblock, beispielsweise mit Schrauben befestigt. Der nicht dargestellte Treibriemen liegt dabei bereits an der Spannrolle 4 an. Die Mutter 9 ist gelockert, so daß der Tragkörper 3 sich durch Schwenken um den Gewindebolzen 7 gegen die Kraft der Spannfeder 1 an den Verlauf des Treibriemens anpassen kann. In dieser Position wird die Mutter 9 angezogen. Die Spannrolle 4 ist dabei über den Innenring 17 und die Betriebsfeder 2 radial etwa um die Hälfte des dargestellten Ringspaltes 14 eingefedert, so daß im Betrieb die weitere Hälfte des Ringspaltes 14 zum Einfedern beim Strecken des Treibriemens und die genannte erste Hälfte zum Ausfedern beim Längen des Treibriemens verbleibt.

Für den Wechsel des Treibriemens muß lediglich die Mutter 9 gelockert werden. Mit einem in Verstellbohrungen 22 eingreifenden, nicht dargestellten Hilfswerkzeug kann die Spannrolle 4 gegen die Kraft der Spannfeder 1 aus dem Laufbereich des Treibriemens geschwenkt werden.

Claims (4)

1. Spannvorrichtung für den Treibriemen eines Nockenwellenantriebs eines Verbrennungsmotors, bestehend aus einer auf einem Tragkörper drehbar gelagerten Spannrolle, einem außerhalb der Drehachse angeordneten, gegenüber einem Motorblock oder dgl. festlegbaren Schwenklager, einer die Spannrolle zur Einstellung gegen den Treibriemen oder dgl. anstellenden und im Betrieb nach dem Festlegen des Schwenklagers funktionslosen Spannfeder und aus einer weiteren im Betrieb gegen den Treibriemen wirksamen Betriebsfeder, dadurch gekennzeichnet, daß die gegen den Treibriemen wirksame Spannkraft der Betriebsfeder (2) die Spannkraft der Spannfeder (1) übersteigt und die Verstellbewegung der Spannrolle (4) im Betrieb auf einen solchen Bereich beschränkt ist, daß in Richtung gegen die Kraft der Betriebsfeder (2) eine formschlüssige Begrenzung der Verstellbewegung vorgesehen ist, die sich aus der Position der Spannrolle (4) bei maximaler Motortemperatur ergibt, und daß in Richtung zum Treibriemen hin die Begrenzung der Verstellbewegung durch die maximale Längung des Treibriemenabschnitts im lastlosen Trum unter den ungünstigsten Betriebsbedingungen gegeben ist.

2. Spannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannfeder (1) als koaxial mit dem Schwenklager (6) angeordnete Torsionsfeder mit über den erforderlichen Federweg hinweg gleichbleibender Federkraft ausgeführt ist, die Betriebsfeder (2) über den vorgesehenen Verstellbereich hinweg eine progressiv steigende Federkraft aufweist und in einem im mittleren Verstellbereich liegenden Arbeitspunkt Kräftegleichgewicht zwischen der Spannfeder (1) und der Betriebsfeder (2) besteht.

3. Spannvorrichtung nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannrolle (4) auf dem Tragkörper (3) über die Betriebsfeder (2) radial beweglich und reibungsgedämpft angeordnet ist.

4. Spannvorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Schwenklager (6) aus einem einzigen, den Tragkörper (3) festlegenden Gewindebolzen (7) besteht.