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1. WO2009074566 - ÉLÉMENT ÉLASTIQUE MÉCANIQUE POUR TRANSMISSIONS PAR LIEN SOUPLE

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[ DE ]

Bezeichnung der Erfindung

Mechanisches Federelement für Zugmitteltriebe

Beschreibung

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein auch als Spannvorrichtung zu bezeichnendes Federelement, das in Zugmitteltrieben von Brennkraftmaschinen einsetzbar ist. Das Federelement steht in einem Einbauzustand mittelbar oder unmittelbar, insbesondere über eine Spannrolle mit einem bevorzugt als Riemen ausgebildeten Zugmittel in einer Wirkverbindung, um eine ausreichende Vorspannung des Zugmittels zu gewährleisten. Eine Befestigung des Federelementes erfolgt jeweils über ein dem Zylinder sowie dem Kolben zugeordnetes Befestigungsauge.

Linear wirkende Spannelemente werden zur Gewährleistung einer konstanten Vorspannung von Zugmitteln, insbesondere Endlosriemen in Zugmitteltrieben wie Aggregatetrieben und/oder Steuertrieben von Brennkraftmaschinen eingesetzt.

Der Aufbau des linear wirkenden Spannelementes gemäß der DE 10 2004 054 636 A1 umfasst ein ortsfest positioniertes, schwenkbar angeordnetes Basiselement, das mit einem axialbeweglichen Verschiebeteil in Verbindung steht. Dabei ist das Verschiebeteil mittelbar oder unmittelbar, insbesondere über eine Spannrolle mit dem Zugmittel verbunden. Weiterhin schließt das Spannelement ein koaxial zu dem Verschiebeteil angeordnetes, mittels einer Druckfeder drehbelastetes Drehwellenteil ein, welches sich an einem Grundelement und über ein Bewegungsgewinde an dem Verschiebeteil abstützt. Dabei übernimmt das Federelement gleichzeitig die Funktion einer mechanischen Dämpfung des Zugmitteltriebs.

Aufgabe der Erfindung

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine kostengünstig herstellbare, robuste, als ein Federelement ausgeführte, gewichtsoptimierte Spannvorrichtung einschließlich einer wirksamen Hubbegrenzung zu realisieren.

Die Lösung dieser Problemstellung besteht darin, dass zur Hubbegrenzung des Federelementes ein dem Kolben zugeordneter Querstift zumindest einseitig formschlüssig in eine Längsführung des Zylinders eingreift. Dieser Aufbau gewährleistet eine wirksame Transportsicherung aller dem Federelement zugehörigen Bauteile. Andererseits bewirkt der Querstift im Einbauzustand der Spannvorrichtung bei einem Zugmittelriss eine Zerfallsicherung. Das erfin-dungsgemäße Federelement umfasst aus Leichtmetall oder Kunststoff hergestellte, zueinander linear verschiebbare Bauteile, insbesondere den Kolben und Zylinder, zur Realisierung einer gewichts- und bauraumoptimiert ausgeführten Spannvorrichtung. Als geeigneter Querstift zur Hubbegrenzung eignet sich bevorzugt eine in den Kolben eingebrachte Wälzkörpernadel eines han-delsüblichen Nadellagers.

Der in dem Kolben eingebrachte, eine Hubbegrenzung bildende Querstift bewirkt zwischen den relativ zueinander verschiebbaren Bauteilen Kolben und Zylinder außerdem eine Lageorientierung. Der mittels einer Pressung oder einer stoffschlüssigen Verbindung lagefixiert in eine Bohrung des Kolbens eingebrachte Querstift greift zumindest einseitig formschlüssig, spielbehaftet in diametral gegenüberliegende Längsführungen des Zylinders ein. Damit kann das vollständig vormontierte erfindungsgemäße Federelement beispielsweise einem Montageprozess zugeführt werden, um ein Spannsystem für einen Zug-mitteltrieb zu komplettieren. Der Querstift in Verbindung mit der Längsführung bildet außerdem eine so genannte Schnalzsicherung, die beispielsweise bei einem Riss des Zugmittels, insbesondere eines Riemens oder Zahnriemens ein unkontrolliertes Auseinandergleiten von dem Kolben und dem Zylinder verhindert.

Ein weiteres Gestaltungsmerkmal bezieht sich auf eine den Kolben oder den Zylinder teilweise außen umschließende Druckfeder, die so ausgebildet ist, dass deren Außenkontur die Kontur des weiteren, mit dem Federelement nicht umschlossenen Bauteils nicht übertrifft. Die beiden linear zueinander verschiebbaren, auch als Gehäuse zu bezeichnenden Bauteile der Kolben und der Zylinder weisen endseitig jeweils ein Befestigungsauge auf, die zur Aufnahme einer separaten Verschraubung vorgesehen sind, über die das Federelement beispielsweise einerseits an einem Gehäuse der Brennkraftmaschine und andererseits an einem Schwenkhebel angelenkt ist, der endseitig eine am Zugmittel abgestützt Spannrolle umfasst. Als Federmittel eignet sich bevorzugt eine Schrauben-Druckfeder, die beispielsweise kolbenseitig an einem Bund und zylinderseitig an einer Stufe abgestützt ist. Die kompakte Bauweise des erfindungsgemäßen Federelementes unterstreichend, übertrifft das zwischen dem Kolben und dem Zylinder eingesetzte Federmittel weder die Außenkontur des Kolbens noch die des Zylinders. Vorteilhaft kann dabei außerdem eine gegen Verschmutzung und Eintritt von Feuchtigkeit bzw. Flüssigkeit geschützte Führung des Kolbens in dem Zylinder beispielsweise in Verbindung mit einem elastischen Balg realisiert werden.

Als Maßnahme zur Reibungs- und Verschleißminderung ist der Kolben über eine Hülse an der Innenwandung des Zylinders geführt. Die geschlossen oder geschlitzt ausgeführte, eine Gleitlagerbuchse bildende Hülse kann formschlüssig und / oder kraftschlüssig an dem Kolben befestigt werden.

Für ein Federelement, bei dem das Federmittel sich nahezu über die gesamte Länge des Zylinders bzw. des Kolbens erstreckt, bietet es sich an, in einem radial von dem Federmittel und der Zylinderaußenwand begrenzten Ringspalt eine Mantelhülse einzubringen. Innenseitig bildet die Hülse eine Begrenzung für den im Kolben eingebrachten, in die Längsführung des Zylinders ragenden Querstift.

Als bevorzugter Werkstoff für die Hülse des Kolbens und die dem Zylinder zugeordnete Mantelhülse eignet sich Polyamid, insbesondere PA 66 H. Weiterhin ist erfindungsgemäß auch für den Zylinder und den Kolben ein Kunststoff als Werkstoff vorgesehen, insbesondere PA 66 mit einem Glasfaseranteil > 35%.

Für das erfindungsgemäße Federelement bietet es sich außerdem an, dass diese Vorrichtung mittels eines separaten Haltebügels zusammengepresst und / oder in einer zusammengepressten Transportposition gehalten werden kann.

Als Maßnahme zur weiteren Gewichtsreduzierung können der Kolben und der Zylinder zumindest im Bereich der verschiebbaren Zone erfindungsgemäß als Hohlkörper bzw. als Rohrkörper gestaltet werden. Weiterhin bietet es sich an, das Federelement aus unterschiedlichen Werkstoffen herzustellen. Beispiels-weise kann der Kolben als Blechkörper dargestellt werden, der mit einem Kunststoffzylinder zusammenwirkt. Außerdem kann der in einem Kunststoffgehäuse linear verschiebbare Bereich des Kunststoffzylinders bereichsweise außenseitig mit einem Blechmantel umschlossen werden.

Weiterhin ist vorgesehen, das Federelement in einer Endstellung zu positionieren bzw. in dieser Lage zu sichern. Dazu eignet sich bevorzugt ein separater Federstecker, der den Querstift des Kolbens gegenüber dem als Zylinder ausgebildeten Gehäuse in einer Endlage positioniert, bei der ein Bauteil des Federelementes zusammengepresst an einem Anschlag abgestützt gesichert sind. Damit kann das Federelement in einer vorgespannten Lage bauraumop-timiert angeliefert oder transportiert werden, was außerdem die Montage vereinfacht.

Figurenbeschreibung

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend beschrieben, wobei sich die Erfindung nicht auf diese Ausführungsbeispiele beschränkt.
Es zeigen:

Figur 1 ein erfindungsgemäßes Federelement in einem Längsschnitt, bei dem ein als Führungshülse gestalteter Kolben in einem Zylinder verschiebbar geführt ist;

Figur 2 ein alternativ zu Figur 1 aufgebautes Federelement, mit einem ein

Kunststoffelement bildenden Kolben, der bereichsweise von einer

Hülse umschlossen ist;

Figur 3 das Federelement in einer um 90° zu Figur 2 versetzten Schnittdarstellung;

Figur 4 das mittels eines Querstiftes in einer Endstellung fixierte Federelement gemäß Figur 2;

Figur 5 das Federelement gemäß Figur 5 in einer um 90° versetzt dargestellten Schnittdarstellung;

Figur 6 das in einer zusammengepressten Stellung gemäß Figur 4 dar- gestellte Federelement in einer Perspektive.

Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen

Die Figur 1 zeigt einen Aufbau eines Federelementes 1 , bestehend aus einem eine Führungshülse bildenden Zylinder 2, in dem ein rohrförmiger Kolben 3 verschiebbar geführt ist. Der Kolben 3 ist bevorzugt mit einem aus Kunststoff hergestellten Distanzstück 4 auf der vom Zylinder 2 abgewandten Seite verlängert. Dem Zylinder 2 bzw. dem Distanzstück 4 ist jeweils ein Befestigungsauge 5, 6 zugeordnet, mit denen das Federelement 1 beispielsweise einerseits orts-fest, aber gleichzeitig schwenkbar an einem Gehäuse einer Brennkraftmaschine verbunden oder einem in Figur 1 nicht abgebildeten Schwenkhebel zugeordnet ist, der mittelbar mit einer Spannrolle verbunden, das Zugmittel beaufschlagt. Ein Federmittel 7, eingesetzt zwischen dem Zylinder 2 und dem KoI- ben 3 übt eine Spreizkraft aus, die auf die Spannrolle übertragen stets eine ausreichende Vorspannung des Zugmittels gewährleistet. Die bauliche Auslegung des Federmittels 7 ist einer Mantelstruktur des Distanzstücks 4 ange-passt. Entsprechend ist der Außendurchmesser des Federelements gleich oder kleiner dem des Distanzstücks 4. Zur Darstellung einer Hubbegrenzung ist in dem Kolben 3 ein aus der Außenkontur des Kolbens 3 austretender Querstift 33 eingesetzt, der spielbehaftet in eine Längsführung 34 des Zylinders 2 eingreift und damit gleichzeitig eine Lageorientierung dieser Bauteile bewirkt. Zur Vermeidung eines Kontaktes mit dem Federmittel 7 ist der Zylinder 2 von einer Mantelhülse 35 umschlossen, die eine Radialbegrenzung für den Querstift 33 bildet.

Alternativ zu dem den Zylinder 2 außen umschließenden Federelement 7 bietet es sich an, das Federmittel 7 innerhalb des als Hülse ausgebildeten Kolbens 3 anzuordnen. Dazu ist weist der Kolben 3 bevorzugt einen vergrößerten Innendurchmesser auf sowie einen daran angepassten Zylinder 2.

Das Federelement 11 gemäß Figur 2 umfasst einen Zylinder 12, dem ein Kolben 13 zugeordnet ist, die übereinstimmend aus Kunststoff hergestellt sind, wobei der Kolben 13 über eine längenbegrenzte metallische Hülse 14 verfügt, über die der Kolben 13 an einer Innenwand des Zylinders 12 geführt ist. Der Zylinder 12 sowie der Kolben 13 sind einstückig jeweils mit einem Befestigungsauge 15, 16 verbunden, die übereinstimmend einen Lagerring 22, 23 umfassen, der in einem sich bildenden Ringspalt zwischen einer Aufnahme 24, 25 sowie einer zentralen Buchse 26, 27 eingesetzt ist. Zur Ausübung einer Spreizkraft dient das Federmittel 17, welches einerseits an einem Bund 18 des Befestigungsauges 15 und andererseits an einer Stufe 19 des Zylinders 12 abgestützt ist. Von der Stufe 19 ausgehend bildet der Zylinder 12 einen durchmesserreduzierten Abschnitt 20, welcher außenseitig von dem Federmittel 17 umschlossen ist und weiterhin endseitig eine Dichtung 21 einschließt, die einen sich einstellenden Dichtspalt zwischen dem Kolben 13 und dem Zylinder 12 abdichtet.

Die Figur 3 zeigt das Federelement 11 in einem zu der Figur 2 um 90° versetzten Längsschnitt. Danach weist der Kolben 13 vom Bund 18 des Befestigungsauges 15 ausgehend ein Flachprofil auf, welches endseitig einen zylindrischen Abschnitt 28 bildet. Der Abschnitt 28 wird außenseitig von der Hülse 14 um-schlössen und dient weiterhin zur Aufnahme eines im Abschnitt 28 fixierten Querstiftes 29. Der beidseitig axial verlängerte Querstift 29 greift formschlüssig spielbehaftet in Längsführungen 30a, 30b des Zylinders 12 ein und bildet damit eine Hubbegrenzung und gleichzeitig eine Verliersicherung, wodurch alle Bauteile des Federelementes 11 verliergesichert zusammengefasst sind.

Die Figuren 4, 5 und 6 zeigen das Federelement 11 in einer vorgespannten Stellung. Dazu ist ein spangenartig gestalteter Federstecker 31 vorgesehen, mit dem der Kolben 13 in einer Endlage gegenüber dem Zylinder 12 positioniert ist. Der Zylinder 12 schließt zur formschlüssigen Aufnahme des Federste-ckers 31 eine Ringnut 31 ein. In der vorgespannten Lage des Federelementes 2 und dem eingesetzten Federstecker 31 ist der Querstift 29 im Bereich der Längsführung 30a, 30b bereichsweise an dem Federstecker 31 abgestützt.

Bezugszahlenliste

1 Federelement
2 Zylinder
3 Kolben
4 Distanzstück
5 Befestigungsauge
6 Befestigungsauge
7 Federmittel
11 Federelement
12 Zylinder
13 Kolben
14 Hülse
15 Befestigungsauge
16 Befestigungsauge
17 Federmittel
18 Bund
19 Stufen
20 Abschnitt
21 Dichtung
22 Lagerring
23 Lagerring
24 Aufnahme
25 Aufnahme
26 Buchse
27 Buchse
28 Abschnitt
29 Querstift
30a Längsführung
30b Längsführung
31 Federstecker
32 Ringnut
33 Querstift 34 Längsführung

35 Mantelhülse