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GEBIET DER ERFINDUNG
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Diese Erfindung betrifft Kraftübertragungseinrichtungen und insbesondere eine Kraftübertragungseinrichtung mit einer Spannvorrichtung, die eine Kraftübertragungskette oder einen Kraftübertragungsriemen über einen Spannhebel, der mit der Schlaffseite der Kette oder des Riemens in Gleitkontakt ist, mit einer Spannung beaufschlagt. Die Erfindung betrifft genauer gesagt eine Kraftübertragungseinrichtung mit einer Spannvorrichtung, die eine Einwegkupplung aufweist, die ein Schwenken des Spannhebels in eine Richtung verhindert, in der die Spannung in dem Kraftübertragungsmedium vermindert wird.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Endlose, flexible Kraftübertragungsmedien in der Form von Ketten oder Riemen sind in den Steuerantriebssystemen von Motoren in großem Umfang verwendet worden und ebenfalls zur Kraftübertragung in industriellen Maschinen und dergleichen. Spannvorrichtungen werden verwendet, um Vibrationen in diesen Ketten und Riemen zu verhindern und um gleichzeitig ein Erschlaffen zu kompensieren, das von deren Längung herrührt. Die Spannvorrichtung drückt typischerweise gegen einen Spannhebel, der mit der Kette oder dem Riemen in Gleitkontakt ist. Ein gut bekannter Typ einer Spannvorrichtung, die als Sperrklinken-Spannvorrichtung bekannt ist, ist in den japanischen Patenten
JP 3 226 029 B2 und
JP 3 226 030 B2 beschrieben.
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Ein Beispiel einer herkömmlichen Sperrklinken-Spannvorrichtung einer Kraftübertragungseinrichtung ist in den 7 und 8 gezeigt. Wie in 7 gezeigt, übt die Spannvorrichtung 51, die an einem nicht gezeigten Motorblock befestigt ist, eine Spannung auf eine Steuerkette 56 aus, die um ein Antriebskettenrad 53 auf der Kurbelwelle 52 des Motors und ein Abtriebskettenrad 55, das auf einer Nockenwelle 54 befestigt ist, gewunden ist. Die Spannvorrichtung 51 drückt einen schwenkbaren Spannhebel 60 gegen die Schlaffseite der Kette 56.
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Bei der Sperrklinken-Spannvorrichtung 51 ragt ein Kolben 58 verschiebbar aus der Vorderseite des Spannvorrichtungsgehäuses 57 heraus und drückt ein Ende 58a des Kolbens 58 gegen eine rückseitige Fläche eines schwenkbaren Spannhebels 60 an einer Stelle, die von dem Drehpunkt 59 des Hebels 60 entfernt ist, so dass ein Schuh 61 des Hebels 60 gegen die Kette 56 gedrückt wird.
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Wie in den 7 und 8 gezeigt, ist eine Kolbenaufnahmeöffnung 62 in dem Spannvorrichtungsgehäuse 57 ausgebildet. Der Kolben 58 passt verschiebbar in die Kolbenaufnahmeöffnung 62. Ein hohler Abschnitt 63, der in dem Kolben 58 ausgebildet ist, weist eine Öffnung auf, die zum Boden der Kolbenaufnahmeöffnung 62 hin gerichtet ist. Eine Feder 64 ist zwischen dem Boden der Kolbenaufnahmeöffnung 62 und dem Boden des hohlen Abschnitts 63 angeordnet. Die Feder 64 spannt den Kolben 58 in eine Richtung vor, damit er aus dem Spannvorrichtungsgehäuse 57 ausrückt.
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Eine Sperrklinke 66 ist schwenkbar auf einer Sperrklinkenachse 65 angeordnet, die an dem Spannvorrichtungsgehäuse 57 befestigt ist. Die Sperrklinke 66 weist Sperrklinkenzähne 66a auf, die mit Sperrklinkenzähnen 58b in Eingriff bringbar sind, die auf einer Seite des Kolbens 58 ausgebildet sind.
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Eine Vorspannkraft wird auf die Sperrklinke 66 mittels einer Feder 67 ausgeübt, die zwischen der Sperrklinke 66 und dem Spannvorrichtungsgehäuse 57 in komprimiertem Zustand angeordnet ist. Diese Kraft drückt die Sperrklinke 66 in eine Richtung, so dass ihre Zähne 66a mit den Sperrklinkenzähnen 58b auf dem Kolben 58 eingreifen. Der Eingriff zwischen den Sperrklinkenzähnen 66a und den Sperrklinkenzähnen 58b blockiert ein Einrücken des Kolbens 58.
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Da die Hauptkomponenten der herkömmlichen Sperrklinken-Spannvorrichtung 51 das Spannvorrichtungsgehäuse 57, den Kolben 58, die Kolbenfeder 64, die Sperrklinkenfeder 67 und weitere Teile umfassen, ist die Gesamtanzahl an Teilen groß. Die Anzahl an Teilen ist in dem Fall einer hydraulischen Sperrklinken-Spannvorrichtung noch größer, wo der Kolben und der Spannvorrichtungskörper gemeinsam eine Hochdruckölkammer bilden, die über ein Einwegabsperrventil mit dem Motorschmieröl strömungsverbunden ist.
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Zusätzlich ist es bei der Herstellung der Spannvorrichtung erforderlich, die Kolbenaufnahmeöffnung 62 und eine Öffnung in dem Gehäuse zur Unterbringung der Sperrklinkenfeder 67 zu bilden. Darüber hinaus muss ein hohler Abschnitt 63 in dem Kolben 58 ausgebildet werden und müssen Sperrklinkenzähne 58b auf der Außenseite des Kolbens 58 ausgebildet werden. Die Herstellung dieser Elemente erfordert eine große Menge an Zeit und Arbeit, woraus hohe Kosten resultieren.
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Bei dem Betrieb einer Sperrklinken-Spannvorrichtung kann bis zu dem Zeitpunkt, zu dem der Kolben 58 um einen Sperrklinkenzahn 58b vorgerückt ist, so dass der Sperrklinkenzahn 66a über einen nächsten Zahn 58b des Kolbens 58 steigt, eine Vorwärtsbewegung des Kolbens 58 von einer begrenzten Rückwärtsbewegung gefolgt sein. Daher kann in dem Fall einer Sperrklinken-Spannvorrichtung ein signifikanter Betrag an Spiel auftreten, was Vibrationen des Kolbens, des Spannhebels und der Kette oder des Riemens zur Folge hat. Solche Vibrationen können auch bei einer hydraulischen Sperrklinken-Spannvorrichtung auftreten, insbesondere nach dem Starten eines Motors, wenn druckbeaufschlagtes Öl nicht sofort in die Hochdruckölkammer der Spannvorrichtung geführt wird.
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Aus der
JP 58-142 058 A ist ebenfalls eine Kraftübertragungseinrichtung bekannt. Diese weist eine Spannvorrichtung zur Aufrechterhaltung der Kettenspannung auf, wobei die Spannvorrichtung eine Einwegkupplung sowie einen Hebel zur Betätigung eines Spannhebels umfasst, der mit einer umlaufenden Kette in Kontakt ist. Die Einwegkupplung weist Wälzkörper und mit den Wälzkörpern korrespondierende Aufnahmen für die Wälzkörper auf, die eine Drehung der Spannvorrichtung in eine Drehrichtung ermöglichen und in die Gegenrichtung blockieren. Problematisch bei der bekannten Kraftübertragungseinrichtung ist, dass die Einwegkupplung nicht ausreichend spielfrei arbeitet, so dass im Betrieb Vibrationen entstehen können. Außerdem ist die Befestigung des Hebels an der Einwegkupplung aufwändig und defektanfällig.
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Die
DE 1 500 447 B offenbart eine weitere Spannvorrichtung für eine Kraftübertragungseinrichtung. Dabei wird ein Spannhebel mittels eines Spiralnockens an eine Kette angepresst, wobei ein Zurückdrehen des Spiralnockens zum Lösen der Kettenspannung durch eine den Spiralnocken umgebende Schlingbandfeder verhindert werden soll. Nachteilig ist der komplizierte Aufbau der Spannvorrichtung sowie die Tatsache, dass spätestens durch Verschleiß auch hier Vibrationen im Betrieb entstehen können.
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Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die oben erwähnten Probleme zu lösen und eine Kraftübertragungseinrichtung bereitzustellen, die einen einfachen Aufbau aufweist, bei dem Vibrationen unterdrückt und ein zuverlässiger Betrieb ermöglicht sind.
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Erfindungsgemäß wird die voranstehende Aufgabe durch eine Kraftübertragungseinrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Es handelt sich dabei um eine Kraftübertragungseinrichtung mit einem endlosen, flexiblen Kraftübertragungsmittel in Form einer Kette oder eines Riemens, einem schwenkbaren Spannhebel in Gleitkontakt mit dem Kraftübertragungsmittel, einer Spannvorrichtung für ein Aufrechterhalten einer Spannung in dem Kraftübertragungsmittel, wobei die Spannvorrichtung eine Basis und einen Hebel aufweist, der zur Drehung relativ zu der Basis um einen an der Basis befestigten und eine Achse bildenden Schaft schwenkbar ist, wobei der Hebel einen Innenraum, der zumindest teilweise durch eine Wand begrenzt und von dieser umgeben ist, die radial von der Achse beabstandet ist und eine äußere Fläche aufweist, und wobei der Hebel eine Öffnung aufweist, die der Basis zugewandt ist, wobei der Hebel auch eine den Spannhebel berührende Fläche aufweist, die mit der äußeren Fläche der Wand ununterbrochen ist, wobei die den Spannhebel berührende Fläche mit dem schwenkbaren Spannhebel in Kontakt ist, einem Vorspannmittel, das den Hebel derart drückt, dass er sich schwenkend in eine Richtung um die Achse dreht, so dass die den Spannhebel berührende Fläche des Hebels eine Kraft auf den Spannhebel ausübt, wobei diese den Spannhebel gegen das endlose, flexible Kraftübertragungsmittel drückt, um darin durch schwenkende Drehung um die Achse in der einen Richtung eine Spannung aufrecht zu erhalten, und einer Einwegkupplung, die mit dem Hebel und der Basis verbunden ist, wobei die Einwegkupplung ein freies Schwenken des Hebels in der einen Richtung ermöglicht und ein Schwenken des Hebels in der entgegengesetzten Richtung blockiert.
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Die Einwegkupplung umfasst ein erstes ringförmiges Element, das an dem Hebel befestigt ist, ein zweites ringförmiges Element, das an der Basis befestigt ist, und eine Schraubenfeder. Die ringförmigen Elemente sind relativ zueinander drehbar und sind koaxial zu dem Schaft angeordnet. Die ringförmigen Elemente weisen zylindrische innere Umfangsflächen auf, die beide denselben Durchmesser aufweisen, wodurch die inneren Umfangsflächen miteinander fluchten. Die Schraubenfeder weist im entspannten Zustand einen Außendurchmesser auf, der größer ist als der Innendurchmesser der zylindrischen inneren Umfangsflächen der ringförmigen Elemente, und drückt gegen die zylindrischen inneren Umfangsflächen der ringförmigen Elemente nach außen. Das erste ringförmige Element weist eine ringförmige Stufe auf, die an einem Ende des ersten ringförmigen Elements ausgebildet ist, und das zweite ringförmige Element weist ebenfalls eine ringförmige Stufe auf, die an einem Ende des zweiten ringförmigen Elements ausgebildet ist. Diese ringförmigen Stufen überlappen und greifen miteinander in einem Gleitkontakt relativ zueinander drehbar ein, wodurch der Hebel gegen eine radiale Bewegung relativ zu dem Schaft abgestützt wird, während ein Schwenken des Hebels um den Schaft in der einen Richtung ermöglicht ist.
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Das erste ringförmige Element ist innerhalb des Innenraums angeordnet und sind mindestens ein Teil des zweiten ringförmigen Elements und mindestens ein Teil der Schraubenfeder ebenfalls innerhalb des Innenraums angeordnet.
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Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist das erste ringförmige Element ein Vorsprung, der innerhalb des Innenraums des Hebels angeordnet ist, und sich in Richtung der Basis erstreckt.
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Nach einer Drehung des Hebels in der einen Richtung ist der Durchmesser der Schraubenfeder vermindert, wodurch die nach außen gerichtete Druckkraft reduziert wird, die mittels der Feder auf die zylindrischen inneren Umfangsflächen der ringförmigen Elemente ausgeübt wird, und nach einer Drehung des Hebels in der entgegengesetzten Richtung ist der Durchmesser der Schraubenfeder vergrößert, wodurch die nach außen gerichtete Druckkraft erhöht wird, die mittels der Feder auf die zylindrischen inneren Umfangsflächen der ringförmigen Elemente ausgeübt wird.
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Bei einem Ausführungsbeispiel ist das Vorspannmittel aus einer Druckfeder gebildet, die zwei Enden aufweist, deren eines mit dem Hebel an einer Stelle in Eingriff ist, die radial von dem Schaft beabstandet ist, und deren anderes mit einem Halter in Eingriff ist, der an der Basis befestigt ist.
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Bei einem alternativen Ausführungsbeispiel ist das Vorspannmittel aus einer Torsionsschraubenfeder zusammengesetzt, die einen schraubenförmigen Abschnitt aufweist, der die ringförmigen Elemente umgibt und radial von diesen beabstandet ist. Ein Ende der Torsionsschraubenfeder ist mit der Basis in Eingriff und das andere Ende ist mit dem Hebel oder Hebelkörper in Eingriff.
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Die Basis kann eine Komponente einer Kraftübertragungseinrichtung sein, die ein endloses, flexibles Kraftübertragungsmittel aufweist, beispielsweise der Motorblock selbst. Alternativ kann die Basis eine Platte sein, die an solch einer Kraftübertragungseinrichtung befestigbar ist.
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Die Einwegkupplung gewährleistet, dass der Spannhebel ohne ein Spiel immer die geeignete Spannung in der Kette oder in dem Riemen erzeugt.
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Da die Kupplung relativ zueinander drehbare erste und zweite ringförmige Elemente und eine Schraubenfeder aufweist, die gegen die inneren Umfangsflächen der ringförmigen Elemente drückt, kann die Kraftübertragungseinrichtung einen sehr einfachen Aufbau aufweisen. Darüber hinaus kann die Kupplung einfach zusammengesetzt werden, indem die Schraubenfeder eingesetzt wird, während die ringförmigen Elemente in eine Richtung gedreht werden, so dass die Reibung zwischen den ringförmigen Elementen und der Feder eine Verringerung des Durchmessers der Feder zur Folge hat.
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Wenn das erste ringförmige Element der Kupplung ein Vorsprung ist, der als integraler Teil des Hebels oder Hebelkörpers ausgebildet ist, ist der Aufbau der Kraftübertragungseinrichtung sehr einfach, und insbesondere diese Version kann in vorteilhafter Weise aus synthetischem Kunstharz hergestellt werden. Wenn die äußeren Umfangsflächen der ringförmigen Elemente der Kupplung miteinander fluchten, kann eine Torsionsschraubenfeder zum Vorspannen des Hebels auf einfache Weise in einer die ringförmigen Elemente umgebenden und von den ringförmigen Elementen beabstandeten Anordnung positioniert werden, so dass deren schraubenförmiger Abschnitt nicht mit den ringförmigen Elementen in Kontakt gelangt.
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Da die nach außen gerichtete Kraft, die mittels der Feder auf die ringförmigen Elemente der Kupplung ausgeübt wird, mit der Drehung des Hebels oder Hebelkörpers in eine Richtung zunimmt und mit der Drehung in der entgegengesetzten Richtung abnimmt, kann ein Rückwärtsschwenken des Hebels wirksam blockiert werden und kann eine geeignete Spannung zuverlässig auf eine Kette oder einen Riemen ausgeübt werden.
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Wenn eine Druckfeder zum Vorspannen des Hebels verwendet wird, kann die Druckfeder auf einfache Weise zwischen dem Hebel und einem fixierten Halter angeordnet werden. In dem Fall, in dem eine Torsionsschraubenfeder zum Vorspannen des Hebels verwendet wird, kann der schraubenförmige Abschnitt der Feder in das Innere des Hebels eingebaut werden und kann folglich eine sehr kompakte Spannvorrichtung realisiert werden.
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Eine Verminderung des Gewichts und eine Erhöhung der Einfachheit können realisiert werden, wenn die Basis der Spannvorrichtung ein Motorblock oder eine andere Komponente der Kraftübertragungseinrichtung ist. Wenn die Basis andererseits ein von der Kraftübertragungseinrichtung separates Element ist, kann die Spannvorrichtung in einem vormontierten Zustand zugeführt werden und einfacher in die Übertragungseinrichtung eingebaut werden.
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FIGURENKURZBESCHREIBUNG
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1 ist eine teilweise geschnittene Seitenansicht, die einen Spannhebel und ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Kraftübertragungseinrichtung mit einer Spannvorrichtung mit einer Einwegkupplung zeigt,
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2 ist eine geschnittene Darstellung, die die innere Struktur eines Teils der Spannvorrichtung aus 1 gezeigt,
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3 ist eine geschnittene Darstellung, die zeigt, wie eines der beiden ringförmigen Elemente der Kupplung an der Basis befestigt ist,
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4 ist eine teilweise geschnittene Seitenansicht, die einen Spannhebel und ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Kraftübertragungseinrichtung mit einer Spannvorrichtung mit einer Einwegkupplung zeigt,
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5 ist eine geschnittene Darstellung entlang der Oberfläche 5-5 aus 4,
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6 ist eine Seitensicht, die eine Modifikation der Spannvorrichtung aus 4 zeigt,
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7 ist eine Seitenansicht einer typischen Übertragungseinrichtung einer Motorventilsteuerung, die eine herkömmliche Sperrklinken-Spannvorrichtung aufweist, und
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8 ist eine geschnittene Darstellung eines Abschnitts der herkömmlichen Sperrklinken-Spannvorrichtung.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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Die erfindungsgemäße Kraftübertragungseinrichtung mit einer Spannvorrichtung umfasst einen schwenkbaren Hebel, der um seine Schwenkachse vorgespannt ist, um eine Kette oder einen Riemen mit einer Spannung zu beaufschlagen, und weist eine Einwegkupplung auf, die ein freies Schwenken des Hebels in derjenigen Richtung ermöglicht, in welcher er die Spannung in der Kette oder in dem Riemen erhöht, aber ein Schwenken des Hebels in der entgegengesetzten Richtung verhindert.
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Bei dem in den 1 bis 3 gezeigten Ausführungsbeispiel drückt die Spannvorrichtung 1 gegen ein Druckelement 17a des Spannhebels 17, der mit einer endlosen Übertragungskette oder einem endlosen Übertragungsriemen 16 in Gleitkontakt ist. Die Kette oder der Riemen 16 ist typischerweise eine Steuerkette oder ein Steuerriemen, der oder die um ein Kettenrad oder Zahnrad der Kurbelwelle eines Motors und ein Kettenrad oder Zahnrad auf einer Nockenwelle gewunden ist. Zum Aufrechterhalten einer geeigneten Spannung in der Kette oder in dem Riemen 16, drückt die Spannvorrichtung 1 den Spannhebel 17 derart, dass er um einen Befestigungsstift 18 schwenkt, der an dem Motorblock befestigt sein kann.
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Die Spannvorrichtung 1 weist einen Hebel 2 auf, der einen proximalen Abschnitt 2a aufweist, an dem eine Einwegkupplung 7 befestigt ist. Der Hebel 2 ist an einer Basis 4 – 2 – schwenkbar angeordnet, die der Motorblock sein kann. Die Kupplung 7 ermöglicht dem Hebel 2 ein Schwenken in der Richtung, in der die Spannung in der Kette oder in dem Riemen 16 erhöht wird, blockiert jedoch ein Schwenken des Hebels 2 in der entgegengesetzten Richtung.
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Der proximale Abschnitt 2a des Hebels 2 ist an einer Basis 4 zur schwenkenden Bewegung um die Achse eines Schafts 3 befestigt, der aus einer Sechskantschraube 3a zusammengesetzt ist, die mit einer Hülse 3b befestigt ist. Die Schraube 3a ist an der Basis 4 befestigt und die Hülse 3b passt mit einem Spiel in einen Durchgang 2b, der in dem proximalen Abschnitt 2a des Hebels 2 bereitgestellt ist. Eine Unterlegscheibe 5 und eine federnde Unterlegscheibe 6 sind unterhalb des Kopfs der Schraube 3a angeordnet, und die Länge der Hülse 3b ist derart gewählt, dass der Hebel 2 mit einem kleinen Zwischenraum zwischen der nach außen gerichteten Oberfläche des Hebels 2 und der Unterlegscheibe 5 frei schwenken kann. Obgleich bei dem in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel die gezeigte Hülse 3b lose auf den Schraubenschaft passt, kann der Schaft 3 alternativ aus einer Schraube zusammengesetzt sein, die in eine Hülse eingepresst ist.
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Der Hebel 2 ist nicht nur mittels des Schafts 3 und der Hülse 3b schwenkbar an der Basis 4 befestigt, sondern auch mittels eines Zylinders 10, der aus kooperierenden ringförmigen Elementen 8 und 9 zusammengesetzt ist. Die Elemente 8 und 9 weisen ringförmige Stufen 8a bzw. 9a auf, die lose zueinander angeordnet sind, so dass sie relativ zueinander drehbar sind.
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Die Einwegkupplung 7 umfasst den Zylinder 10, der aus kooperierenden, relativ zueinander drehbaren ringförmigen Elementen 8 und 9 zusammengesetzt ist, und eine Schraubenfeder 11, die in die zylindrische Innenwandung des Zylinders 10 passt.
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Wie in den 2 und 3 gezeigt, ist die ringförmige Stufe 8a eine äußere Stufe, die von dem Element 8 axial abragt. Das Element 8 ist im Inneren des Hebels 2 mittels einer Vielzahl von Schrauben 12 befestigt. Der ringförmige Stufenabschnitt 9a ist eine innere Stufe, die von dem Element 9 axial abragt und die Stufe 8a überlappt. Das Element 9 ist an der Basis 4 mittels Bolzen 13 befestigt, von denen einer in einer Ausnehmung 9b in 3 gezeigt ist. Wie am besten in 2 gezeigt, sind konkave und konvexe, vorzugsweise zylindrische, Oberflächen der ringförmigen Stufen 8a bzw. 9a drehbar zueinander angeordnet, wobei sie eine Schwenkstütze für den Hebel 2 bereitstellen. Die äußeren Umfangsflächen der Elemente 8 und 9 fluchten miteinander, so dass die äußere Oberfläche des Zylinders 10 keine Stufe aufweist und an die zylindrische Innenwandung des Hebels 2 passt. In gleicher Weise fluchten die inneren Umfangsflächen der Elemente 8 und 9 miteinander, so dass sie beide mit der Schraubenfeder 11 in Kontakt sind.
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Die Schraubenfeder 11 weist in ihrem entspannten Zustand einen Außendurchmesser auf, der größer ist als der Innendurchmesser des Zylinders 10. Folglich drückt die Schraubenfeder 11, wenn sie in den Zylinder 10 eingebaut ist, nach außen gegen die inneren Umfangsflächen der beiden Elemente 8 und 9, die den Zylinder 10 bilden. Der Einbau der Schraubenfeder 11 in den Zylinder 10 kann einfach ausgeführt werden, indem die Schraubenfeder 11 in eine den Durchmesser reduzierende Richtung gedreht wird, während sie in den Zylinder 10 eingesetzt wird.
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Wie in 1 gezeigt, ist der Hebel 2 mittels einer Schraubenfeder 15 vorgespannt, die zwischen einem Halter 14 und dem Hebel 2 zusammengedrückt ist. Der Halter 14 ist an der Basis 4 befestigt. Das Ende 15a der Feder 15 ist in dem Halter 14 aufgenommen und durch den Halter 14 abgestützt, und das entgegengesetzte Ende 15b der Feder 15 ist in einer Öffnung 2c aufgenommen und durch die Öffnung 2c abgestützt, die in dem Hebel 2 an einer Stelle bereitgestellt ist, die von dem proximalen Abschnitt 2a des Hebels 2 beabstandet ist.
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Wie in 1 gezeigt, drückt ein Teil des Hebels 2, der von dem proximalen Abschnitt 2a des Hebels 2 beabstandet ist, gegen ein Druckelement 17a auf einem Spannhebel 17, der auf einem Stift 18 schwenkbar gelagert ist. Wenn sich die Kette oder der Riemen 16 aufgrund einer Längung mit der Zeit lockert, wird der Hebel 2 mittels der Vorspannkraft, die mittels der Druckfeder 15 ausgeübt wird, allmählich in eine derartige Richtung geschwenkt, dass die Spannung in der Kette oder in dem Riemen 16 aufrechterhalten wird.
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Die Feder 11 ist in eine derartige Richtung gewunden, dass wenn der Hebel 2 in die Richtung schwenkt, in der er den Spannhebel 17 gegen die Kette oder den Riemen 16 drückt, die Reibkraft, die durch die innere Umfangswand des ringförmigen Elements 8 auf die Feder 11 ausgeübt wird, ein radiales Zusammenziehen der Feder 11 zur Folge hat. Folglich ermöglicht die Feder 11 dem Hebel 2 ein Schwenken in dieser Richtung. Andererseits hat eine Kraft, die auf den Hebel 2 in der entgegengesetzten Richtung ausgeübt wird, eine Reibkraft zur Folge, die auf die Feder 11 mittels des Elements 8 ausgeübt wird und die ein radiales Erweitern der Feder zur Folge hat, wodurch ein Sperren der Feder 11 gegen die inneren Umfangswände beider Elemente 8 und 9 verursacht wird und eine relative Drehung verhindert wird. Folglich wirken die Feder 11 und die ringförmigen Elemente 8 und 9 als Einwegkupplung 7, die ein Schwenken des Hebels 2 nur in derjenigen Richtung ermöglicht, in welcher Spannung auf die Kette oder den Riemen 16 ausgeübt wird, und eine Schwenkbewegung des Hebels 2 in der entgegengesetzten Richtung blockiert. Im Ergebnis erzeugt der Spannhebel zuverlässig und ohne ein Spiel eine geeignete Spannung der Kette oder des Riemens 16.
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Da die Hauptkomponenten der Spannvorrichtung 1 der Kraftübertragungseinrichtung der Hebel 2, der Schaft 3, die Einwegkupplung 7, die aus dem Zylinder 10 und der Schraubenfeder 11 besteht, und die Druckfeder oder Schraubenfeder 15 sind, ist die Anzahl der Teile der Spannvorrichtung 1 vergleichsweise gering und kann die Spannvorrichtung 1 bezüglich ihres Gewichts relativ leicht ausgebildet werden. Die Spannvorrichtung 1 weist eine einfache Struktur auf und kann einfach mit relativ geringen Kosten hergestellt werden.
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Bei dem in den 4 und 5 gezeigten zweiten Ausführungsbeispiel sind Teile, die zu den Teilen des ersten Ausführungsbeispiels korrespondieren, durch dieselben Bezugsziffern bezeichnet. Wie in 4 gezeigt, drückt die Spannvorrichtung 21 der Kraftübertragungseinrichtung gegen ein Druckelement 17a eines Spannhebels 17, der sich in Gleitkontakt mit einer Kraftübertragungskette oder einem Kraftübertragungsriemen 16 befindet und schwenkbar an einem Stift 18 angelenkt ist, der an einer Basis 24 befestigt ist.
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Die Spannvorrichtung 21 ist aus einem Hebel 22 zusammengesetzt, der eine Einwegkupplung 27 aufweist, die an seinem proximalen Abschnitt 22a befestigt ist. Der Hebel 22 ist mittels eines Schafts 23 schwenkbar an einer Basis 24 befestigt und kann in eine Richtung geschwenkt werden, in der eine Spannung auf die Kette oder den Riemen 16 ausgeübt wird, wobei jedoch mittels der Einwegkupplung 27 ein Schwenken in der entgegengesetzten Richtung verhindert ist. Der Hebel 22 benötigt keine externe Vorspannfeder wie in dem Fall des ersten Ausführungsbeispiels und kann folglich hohl sein. Wenn er jedoch hohl ausgebildet ist, ist er vorzugsweise mit einer inneren Verstärkungsrippe 22f ausgebildet.
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Wie in 5 gezeigt, ist der proximale Abschnitt 22a des Hebels 22 auf einem Schaft 23 angeordnet, der eine Sechskantschraube 23a mit einem Schaft 23b aufwiest, der einen größeren Durchmesser als der Schaft des Bolzens 3a aufweist. Der Schaftabschnitt 23b des Schafts 23 erstreckt sich mit einen Zwischenraum durch einen Durchgang 22c in einem Vorsprung 22b, der an dem proximalen Abschnitt 22a des Hebels ausgebildet ist. Der Schaft 23 ist an der Basis 24 derart befestigt, dass der Hebel 22 schwenkbar an der Basis 24 angeordnet ist. In diesem Fall ist die Länge des Schaftabschnitts 23b derart bemessen, dass ein Zwischenraum zwischen der Oberfläche der Basis 24 und dem Hebel 22 bereitgestellt ist, wenn der Hebel 22 an der Basis 24 montiert ist. Dieser Zwischenraum ermöglicht ein Schwenken des Hebels 22 um den Schaft 23.
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Eine Einwegkupplung 27 ist an dem proximalen Abschnitt 22a des Hebels 22 angeordnet. Diese Einwegkupplung 27 umfasst einen Zylinder 30, der aus relativ zueinander drehbaren ersten und zweiten ringförmigen Elementen 28 und 29 zusammengesetzt ist, und eine Schraubenfeder 31, die in das Innere des Zylinders 30 passt.
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Wie in 5 gezeigt, ist eine ringförmige Stufe 28a an einem Ende des ersten ringförmigen Elements 28 ausgebildet, das durch einen Vorsprung 22b an dem Hebel 22 ausgebildet ist. Eine passende ringförmige Stufe 29a ist an einem Ende des zweiten ringförmigen Elements 29 ausgebildet. Dieses zweite ringförmige Element 29 ist an der Basis 24 mittels nicht gezeigten Bolzen befestigt.
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Der Zylinder 30 ist durch ein Verbinden der ersten und zweiten ringförmigen Elemente 28 und 29 derart gebildet, dass deren jeweilige ringförmige Stufen 28a und 29a miteinander mit einem Spiel überlappen. Bei dem derart gebildeten Zylinder 30 sind die ersten und zweiten ringförmigen Elemente 28 und 29 relativ zueinander drehbar und fluchten die inneren Umfangsflächen der Elemente 28 und 29 wie die äußeren Umfangsflächen miteinander. Folglich weisen die inneren und äußeren Oberflächen des Zylinders 30 keine Stufen auf. Ein schraubenförmiger Abschnitt 35a einer Torsionsschraubenfeder 35 zum Schwenken des Hebels 22 umgibt den äußeren Abschnitt des Zylinders 30 und kann einfach installiert werden, da der äußere Abschnitt des Zylinders 30 keine Stufe aufweist.
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Eine gestufte Unterlegscheibe 25 passt auf den Schaft 23b, und ein ringförmiger reduzierter Abschnitt 25a ist in einem Zwischenraum zwischen dem Schaft 23b und der inneren Umfangsfläche des Vorsprungs 22b positioniert. Diese Unterlegscheibe 25 stellt sowohl eine axiale als auch eine radiale Stütze für den Hebel 22 bereit. Eine glatte Unterlegscheibe kann selbstverständlich anstelle der gestuften Unterlegscheibe 25 verwendet werden, falls das zweite ringförmige Element 29, das an der Basis 24 befestigt ist, eine ausreichende radiale Abstützung des Hebels 22 bereitstellen kann.
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Eine Schraubenfeder 31, die in ihrem entspannten Zustand einen Außendurchmesser aufweist, der größer ist als der Innendurchmesser des Zylinders 30, passt in das Innere des Zylinders 30 und drückt gegen die innere Umfangsfläche des Zylinders 30 nach außen. Die Schraubenfeder 31 kann einfach eingebaut werden, indem sie in den Durchgang 22c des Zylinders 30 eingesetzt wird, während die Schraubenfeder 31 in der den Durchmesser reduzierenden Richtung gedreht wird.
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Der Hebel 22 wird mittels der Torsionsschraubenfeder 35 schwenkbar vorgespannt. Ein Ende 35b der Torsionsschraubenfeder 35 wird festgehalten, indem es in einer Eingriffsöffnung 24a angeordnet wird, die in der Basis 24 ausgebildet ist. Das andere Ende 35c der Feder 35 ist – wie in 4 gezeigt – gegen die innere Oberfläche 22d einer Wand des Hebels 22 gelagert.
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Beim Betrieb der Spannvorrichtung 21 der Kraftübertragungseinrichtung des zweiten Ausführungsbeispiels drückt ein Teil des Hebels 22, der von der Schwenkachse beabstandet ist, gegen ein Druckelement 17a des Spannhebels 17, wobei der Hebel 17 derart gedrückt wird, dass er um den Stift 18 schwenkt und gegen die Kette oder den Riemen 16 gelagert ist, wobei eine Spannung auf die Kette oder den Riemen 16 ausgeübt wird.
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Wenn die Kette oder der Riemen 16 aufgrund einer Längung mit der Zeit locker wird, wird der Hebel 22 mittels der Vorspannkraft der Torsionsschraubenfeder 35 allmählich in eine Richtung geschwenkt, in der die Spannung der Kette oder des Riemens 16 erhöht wird. Ein Schwenken des Hebels 22 in der entgegengesetzten Richtung ist durch eine Expansion der Feder 31 gegen die inneren Umfangsflächen der ringförmigen Elemente 28 und 29 blockiert. Im Ergebnis übt der Spannhebel 17 immer und ohne Spiel eine geeignete Spannung auf die Kette oder den Riemen 16 aus.
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Hierbei ist wie in dem Fall des ersten Ausführungsbeispiels die Anzahl der Teile relativ gering. Darüber hinaus sind die Druckfeder und der Halter beseitigt. Die Spannvorrichtung 21 der Kraftübertragungseinrichtung kann auch mit leichtem Gewicht hergestellt werden und ihr einfacher. Aufbau macht die Herstellung leicht und kostengünstig.
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Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel kann selbstverständlich eine Druckfeder anstelle einer Torsionsfeder verwendet werden, um den Hebel vorzuspannen, während der Vorteil verschiedener anderer Merkmale genutzt werden kann, die nur das zweite Ausführungsbeispiel betreffen, beispielsweise der als eine Einheit mit dem Hebel oder Hebelkörper ausgebildete Vorsprung, die gestufte Unterlegscheibe und der hohle Hebel oder Hebelkörper.
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Als Modifikation der Torsionsschraubenfeder des zweiten Ausführungsbeispiels kann eine wie in 6 gezeigte Torsionsschraubenfeder 36 verwendet werden. In diesem Fall ist ein Ende 36b in einer Öffnung aufgenommen, die in der Basis ausgebildet ist, während das andere Ende 36c gegen eine Außenwandoberfläche 22e des Hebels 22 und nicht gegen eine Innenwandoberfläche gelagert ist. In diesem Fall umgibt wie in 5 der gewundene Abschnitt 36a der Torsionsschraubenfeder 36 die äußere Umfangsfläche des Kupplungszylinders mit einem Spiel. Der Abschnitt der Feder 36, der gegen die äußere Fläche des Hebelkörpers 22 gelagert ist, kann mit dem gewundenen Abschnitt der Feder 36 mittels eines Teils der Feder 36 verbunden werden, der sich durch einen geeigneten Durchgang in dem Hebelkörper erstreckt, oder mittels eines Teils, der um den Hebelkörper gebogen ist, so dass er sich durch einen Zwischenraum zwischen dem Hebelkörper und der Basis erstreckt.
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Verschiedene andere Modifikationen können bei den beschriebenen Spannvorrichtungen der Kraftübertragungseinrichtung durchgeführt werden. Beispielsweise kann die Basis 4 oder 24 ein Motorblock oder ein anderer Abschnitt der Übertragungseinrichtung sein oder alternativ eine Platte, die an dem Motorblock oder der Übertragungseinrichtung befestigt ist. Verschiedene Materialien können zur Bildung des Hebels verwendet werden, einschließlich Metalle wie beispielsweise Eisen und Aluminium und synthetische Kunstharze. In dem Fall der synthetischen Kunstharze kann eine Gewichtsreduktion erreicht werden. Obgleich bei den gezeigten Ausführungsbeispielen die ringförmige Stufe des ringförmigen Elements, das an dem Hebelkörper befestigt ist, auf der Außenseite der ringförmigen Stufe des ringförmigen Elements ist, das an der Basis befestigt ist, kann die Konfiguration der ringförmigen Stufen umgekehrt sein, so dass die ringförmige Stufe des Elements, das an der Basis befestigt ist, außen ist. Noch weitere Modifikationen, die Fachleuten bekannt sind, können bei den hier beschriebenen Spannvorrichtungen der Kraftübertragungseinrichtung vorgenommen werden, ohne dass von dem Umfang der in den Patentansprüchen definierten Erfindung abgewichen wird.
