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Gebiet der
Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Spannvorrichtung für Zugmitteltriebe.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung
wird unter Bezugnahme auf einen Kraftfahrzeugmotor beschrieben,
es wird jedoch darauf hingewiesen, dass die vorliegende Erfindung
auch in anderen Bereichen zum Spannen von Zugmitteltrieben verwendet
werden kann, wie beispielsweise bei Werkzeugmaschinen oder dergleichen.
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Hintergrund
der Erfindung
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Derartige
Spannvorrichtungen für
Zugmitteltriebe werden im Allgemeinen bei Vorrichtungen, welche
der Kraftübertragung
mit Hilfe Zugmittels wie eines umlaufenden Riemens, einer Kette
oder dergleichen dienen, verwendet. Genauer dienen die Riemen dazu,
die von einem Motor, insbesondere einem Verbrennungsmotor, erzeugte
Bewegungsenergie auf andere anzutreibende Elemente zu übertragen. Im
einfachsten Fall werden sowohl eine direkt mit dem Motor verbundene
Abtriebswelle als auch eine anzutreibende Scheibe über den
Rie men verbunden und die Drehbewegung entsprechend übertragen.
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Dabei
ist jedoch darauf zu achten, dass dieser Riemen unter einer gewissen
Spannung steht, da ein unter zu geringer Spannung geführter Riemen
zu einem Schlupf des Antriebs führen
kann. Daneben kann bei zu geringer Spannung eine Schlagbewegung
des Riemens auftreten, die zu einem vorzeiteigen Verschleiß desselben
führt.
Daher sind aus dem Stand der Technik Spannvorrichtungen für derartige Riemen
bekannt, die gewährleisten,
dass der Riemen beim Umlaufen unter einer vorbestimmten Spannung
steht.
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Diese
Spannvorrichtungen weisen üblicherweise
eine Riemenscheibe auf, um die der Riemen zusätzlich läuft. Diese Riemenscheibe ist
drehbar an einem Spannkörper
angeordnet und dieser Spannkörper
wiederum schwenkbar an einem Grundkörper. Dabei wird der Spannkörper durch
ein Federelement gegenüber
dem Grundkörper,
der selbst fest beispielsweise am Motorblock des Fahrzeugs angeordnet
ist, derart vorgespannt, dass die oben erwähnte Spannung des Riemens bewirkt
wird.
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Die
Drehachse der Riemenscheibe und die Drehachse, um die sich der Spannkörper drehen oder
schwenken lässt,
sind bei den hier gegenständlichen
Spannvorrichtungen parallel zueinander angeordnet. Der Spannkörper ist
wiederum mit Lagerungen, beispielsweise Gleitlagern, gegenüber dem Grundkörper gelagert.
Aufgrund der Versetzung der beiden Drehachsen gegeneinander und
der nicht zentralen bzw. mittigen Kraftübertragung auf die Lagerung
wird diese zusätzlich
mit einem Kippmoment belastet. Dies führt dazu, dass gewisse Lagerbereiche
wie insbesondere aber nicht ausschließlich die äußeren Lagerkanten überbelastet
werden, die Lagerschicht nicht in ihrer vollen Breite ausgenutzt
wird und dies wiederum zu einer verkürzten Gleitlagerlebensdauer
führt.
In Folge dieses Gleitlagerverschleißes nimmt die Verkippung aufgrund
des Kippmoments zu. Damit wird der spezifizierte Grenzwert für die Verkippung
des Spannhebels verfrüht
erreicht.
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Wie
oben erwähnt,
werden der Spannkörper und
der Grundkörper üblicherwei se
mit einem Federelement verbunden. Gleichzeitig ist es wünschenswert,
die Bewegung des Spannkörpers
gegen den Grundköper
mit einer gewissen Dämpfung
zu beaufschlagen, um eine noch gleichmäßigere Bewegung des zu spannenden
Riemens zu bewirken.
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Üblicherweise
wird diese Dämpfung
durch mechanische Reibung beispielsweise über die vorhandenen Lagerelemente
am Spannkörper
oder zusätzliche
Reibkörper
bewirkt. Da andererseits jedoch stets darauf zu achten ist, die
Bauraumgröße zu minimieren,
werden Lager mit einer geringen axialen Länge verwendet, die nur eine
geringe Dämpfung aufweisen.
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Aus
der
DE 42 20 879 A1 ist
eine Riemenspannvorrichtung bekannt. Diese weist ein Zwischenteil
auf, welches zwischen einem Federelement der Spannvorrichtung und
dem Grundkörper – hier als
Basisteil bezeichnet – dieser
Vorrichtung angeordnet ist. Durch dieses Zwischenelement kann eine
allzu einseitige Belastung der Lager durch einen dem Kippmoment
entgegenwirkenden Kraftfluss vermieden werden. Bei dieser Anordnung
des Zwischenelements ist es jedoch aufgrund der Kraftübertragung
auf den Grundkörper
nötig,
eine relativ aufwendige Konstruktion mit einer Vielzahl von ineinander
greifenden Stegen zu wählen.
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Aufgabe
der Erfindung
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Der
vorliegenden Erfindung liegen daher die Aufgaben zugrunde, die Lagerungen
der Spannvorrichtung verschleißärmer zu
behandeln. Daneben soll die Dämpfung
der Bewegung des Spannkörpers gegenüber dem
Grundkörper
erhöht
werden und schließlich
der benötigte
Bauraum gering gehalten werden.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Die
oben erwähnten
Aufgaben werden durch eine Vorrichtung nach Anspruch 1 erreicht.
Vorteilhafte Ausführungsformen
und Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche. Es
wird jedoch darauf hingewiesen, dass nicht alle erfindungsgemäßen Aufgaben zwangsläufig durch die Gegenstände aller
Ansprüche
erreicht werden.
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Die
erfindungsgemäße Spannvorrichtung
für Zugmitteltriebe
weist einen Grundkörper
auf und einen gegenüber
dem Grundkörper
um eine erste Drehachse drehbar angeordneten Spannkörper auf, wobei
an dem Spannkörper
eine Riemenscheibe angeordnet ist, die um eine zweite Drehachse
gegenüber
dem Spannkörper
drehbar angeordnet ist. Daneben ist ein Federelement vorgesehen, über das
der Spannkörper
mit dem Grundköper
verspannbar ist. Erfindungsgemäß steht
ein erster der Riemenscheibe abgewandter Endbereich des Federelements
mit dem Grundkörper
in kraftschlüssiger
Verbindung und ein zweiter der Riemenscheibe zugewandter Endbereich
des Federelements steht mit dem Spannkörper in kraftschlüssiger Verbindung.
Daneben ist erfindungsgemäß ein sowohl
das Federelement als auch den Spannkörper in wenigstens einem gespannten Zustand
der Spannvorrichtung kraftschlüssig
berührendes
Zwischenelement zwischen dem Spannkörper und dem Federelement vorgesehen.
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Vorzugsweise
ist das Zwischenelement derart zwischen dem Federelement und dem
Spannkörper
angeordnet, dass ein sich aus der kraftschlüssigen Berührung zwischen dem Zwischenelement
und dem Spannkörper
ergebender Kraftfluss in im Wesentlichen radialer Richtung bezüglich der
Drehachse verläuft.
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Unter
einer bezüglich
der ersten Drehachse radialen Richtung wird eine Richtung verstanden,
die auf der Drehachse senkrecht steht. Unter einem Grundkörper wird
ein Basisteil oder Basiselement verstanden, welches vorzugsweise
fest am Motorblock oder Teilen der Karosserie befestigt und damit stationär angeordnet
ist. Gegenüber
diesem Grundkörper
ist der Spannkörper
drehbar oder schwenkbar gelagert. Bei der Riemenscheibe handelt
es sich um das Element, welches in den Riemen eingreift um diesen
zu spannen. Dabei ist es jedoch auch denkbar, dass die Riemenscheibe
in Form eines Kettenrades ausgelegt ist, welches in eine zu spannende
Kette eingreift.
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Durch
die beschriebene Anordnung des Zwischenelements wird erreicht, dass
die ebenfalls in radialer Richtung wirkende Kraft, welche das Kippmoment
erzeugt zumindest teilweise kompensiert werden kann. Vorzugsweise
ist das Zwischenelement wenigstens abschnittsweise in radialer Richtung
zwischen dem Federelement und dem Spannkörper angeordnet.
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Die
erste Achse und die zweite Achse sind zueinander versetzt angeordnet
und bevorzugt im Wesentlichen zueinander parallel.
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Unter
einem Spannen des Spannkörpers
gegenüber
dem Grundkörper
wird verstanden, dass das Federelement den Spannkörper in
einer vorgegebenen Richtung, beispielsweise einer vorgegebenen Drehstellung
gegenüber
dem Grundkörper
vorbelastet.
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Unter
dem der Riemenscheibe zugewandten Endbereich des Federelements wird
derjenige Endbereich verstanden, der näher an der Riemenscheibe angeordnet
ist, als ein zweiter Endbereich des Federelements. Dieser zweite
Endbereich des Federelements wird damit als der Riemenscheibe abgewandt bezeichnet.
Vorzugsweise erstreckt sich die Längsrichtung des Federelements
im Wesentlichen parallel zu der ersten Drehachse.
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Bei
dem Federelement handelt es sich vorzugsweise um eine Schraubenfeder
bzw. eine Drehschenkelfeder. Die einzelnen Windungen dieser Feder
winden sich um die Längsrichtung
der Feder.
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Durch
das Anordnen des der Riemenscheibe zugewandten Endbereichs an dem
Spannkörper selbst
und des der Riemenscheibe abgewandten Endbereichs an dem Grundelement
wird eine im Vergleich zu dem oben genannten Stand der Technik einfachere
und damit auch Platz sparendere Ausführungsform erreicht. Im Falle
des erwähnten
Standes der Technik sind zwei Vorsprünge bzw. Stege nötig, welche
in radialer Richtung Platz beanspruchen. Daneben ist die erfindungsgemäße Vorrichtung
einfacher und damit kosten günstiger
herstellbar, da die genannten Stege entfallen können.
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Bevorzugt
ist das Zwischenelement im Wesentlichen in derjenigen radialen Richtung
angeordnet, in der die Kraft des zu spannenden Riemens auf den Spannkörper wirkt.
Besonders bevorzugt überträgt das Zwischenelement
eine von dem Federelement ausgeübte
Kraft auf den Spannkörper.
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Das
Vorsehen des Zwischenelements wirkt sich einerseits dahingehend
aus, dass an der der Riemenscheibe bzw. dem Spannkörper entgegen
gesetzten Federeinhängung
die auftretenden Kräfte entkoppelt
werden, sodass sich eine Kraft auf den Grundkörper auswirkt und nur die andere
auf den Spannkörper
bzw. ein mit diesem Spannkörper
verbundenes Bauteil. Da im Betrieb der Spannkörper bezüglich des Grundkörpers oszilliert,
wird die letztgenannte Kraft nicht direkt durch einen Kontakt zwischen
der Feder und dem Spannkörper übertragen sondern
durch eine Abstützung
des Federelements auf das erfindungsgemäße Zwischenelement. Durch diese
Entkoppelung der Kräfte
wird, wie unten im Detail erläutert
wird, erreicht, dass ein zusätzliches
auf den Spannkörper
wirkendes Drehmoment erzeugt wird, welches demjenigen Drehmoment,
das für
die Überlastung
der Lagerkanten verantwortlich ist, entgegenwirkt.
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Dazu
ist bevorzugt das Zwischenelement in der Drehrichtung des Spannkörpers an
dem Grundkörper
befestigt und kann in radialer Richtung von dem Federelement gegen
den Spannkörper
gedrückt werden.
Damit wird insgesamt die Belastung auf Lagereinrichtungen der Spannvorrichtung
reduziert und damit die Lebensdauer der Spannvorrichtung erhöht.
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Die
durch das Zwischenelement auf den Spannkörper wirkende Kraft kann zur
Reibungserzeugung genutzt werden. Weiterhin tritt ein radialer Reibkontakt
zwischen einer oder mehreren Windungen des Federelements und dem
Zwischenelement auf. Auf diese Weise kann eine höhere Dämpfung von Längs- und Querschnwingungen
des Federelements erreicht und damit das Bruchrisiko aufgrund von
Resonanzen verringert bzw. verhindert werden.
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Bevorzugt
ist das Zwischenelement von beiden Enden des Federelements wenigstens
geringfügig
beabstandet. Dies bedeutet, dass das Zwischenelement nicht am Ende
des Federelements angeordnet ist, sondern wenigstens geringfügig hierzu
beabstandet. Damit wird erreicht, dass das Zwischenelement wenigstens
teilweise an einem gekrümmten Bereich
des Federelements anliegt und nicht etwa an einem oftmals geradlinigen
Endbereich des Federelements. Damit können im Wesentlichen gleichmäßige Kräfte in der
radialen Richtung übertragen
und damit auch eine gleichmäßigere Reib-
bzw. Dämpfungswirkung
erzeugt werden. Vorzugsweise geht die Kraft, die über das
Zwischenelement auf den Spannkörper übertragen
wird, von einem Bereich des Federelements aus, der von beiden Enden
des Federelements wenigstens geringfügig beabstandet ist. Die Enden
des Federelements liegen in den jeweiligen Endbereichen. Insbesondere
handelt es sich bei den Enden um die Endpunkte bzw. Endflächen des
Federelements.
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Bei
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
steht das Zwischenelement mit wenigstens zwei Windungen des Federelements
in Kontakt. Auf diese Weise kann die Reibwirkung mit dem gesamten
Federelement und damit die Dämpfungswirkung
auf das Federelement erhöht
werden.
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Bei
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
ist das Zwischenelement näher
an dem zweiten Endbereich als an dem ersten Endbereich des Federelements
angeordnet. Dies bedeutet, dass das Zwischenelement insbesondere
im Bereich des Grundkörpers
angeordnet ist, um auf diese Weise besonders effizient die durch
die Bewegung des Spannkörpers
gegenüber
dem Grundkörper
auftretenden Kräfte
abfangen zu können.
Dadurch werden insbesondere die Lagerkanten geschont.
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Bei
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
liegt das Zwischenelement bezüglich
des Federelements radial innen d. h. in radialer Richtung von außen betrachtet
befindet sich zunächst
das Federelement, anschließend
das Zwischenelement und schließlich
der Spannkörper
bzw. ein Teil des Spannkör pers.
Bei dieser Ausführungsform
wird sich das Federelement im Falle einer Belastung des Spannkörpers im
Radius verringern und sich damit auf die Drehachse des Spannkörpers zu
bewegen.
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Bei
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
weist das Zwischenelement wenigstens eine im Wesentlichen ebene
Oberfläche
auf. Diese ebene Oberfläche
kann an einem entsprechend eben gestalteten Bereich des Federelements
insbesondere an einem ebenen Endbereich des Federelements anliegen.
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Bei
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
weist der Spannkörper
einen zylinderförmigen
Abschnitt auf. Dieser zylinderförmige
Abschnitt ist bevorzugt im Wesentlichen rotationssymetrisch bezüglich der
Drehachse des Spannkörpers gegenüber dem
Grundkörper
angeordnet. Der zylinderförmige
Abschnitt erstreckt sich bevorzugt in einem wesentlichen Bereich
der Drehachse des Spannkörpers
gegenüber
dem Grundkörper.
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Bei
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
weist der zylinderförmige
Abschnitt in demjenigen Bereich, indem das Zwischenelement angeordnet
ist, eine verringerte Wanddicke auf. Auf diese Weise kann das Zwischenelement
an diesem Bereich mit verringerter Wanddicke angelegt werden. Das
Federelement ist bevorzugt derart gegenüber der Drehachse angeordnet,
dass die Drehachse gleichzeitig auch eine Rotationsachse des Federelements
bildet. Durch das Vorsehen eines Bereichs mit verringerter Wandstärke können diese
Symmetrien beibehalten werden, ohne dass hierzu die gesamte Vorrichtung
vergrößert werden
muss.
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Bei
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
weist das Zwischenelement wenigstens eine Oberfläche auf, deren Kontur auf die
Kontur einer Windung des Federelements angepasst ist. Vorzugsweise
weist das Zwischenelement eine Nut auf, in die eine oder mehrere
Windungen des Federelements eingreifen. Auch können mehrere Nuten vorgesehen
sein. Auf diese Weise wird ein besonders günstiger Reibkontakt zwischen
dem Federelement und dem Zwischenelement bewirkt.
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Bei
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
liegt das Zwischenelement bezüglich
des Federelements radial außen.
Dies bedeutet, dass in einer Richtung von außen nach innen zunächst ein Bereich
des Spannkörpers
angeordnet ist, anschließend
das Zwischenelement und anschließend das Federelement. Bei
dieser Ausführungsform
werden bei einem Spannen der Spannvorrichtung die Windungen des
Federelements nach außen
gedrückt und
nicht wie bei der oben beschriebenen Ausführungsform nach innen. Der
Reibkontakt besteht auch bei dieser Ausführungsform zwischen dem Zwischenelement
und dem Spannkörper
und bevorzugt auch zwischen einer oder mehrerer Windungen dieses
Federelements und dem Zwischenelement.
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Bevorzugt
berührt
das Zwischenelement eine Vielzahl von Windungen des Federelements
um auch auf diese Weise den Reibkontakt zu erhöhen und eine Dämpfung des
Federelements zu bewirken.
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Bei
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
ist das Zwischenelement aus einem Material gefertigt, welches aus
einer Gruppe von Materialien ausgewählt ist, welche Kunststoffe,
insbesondere Thermoplaste, Duroplaste und dergleichen enthält. Bei
einer besonders bevorzugten Ausführungsform
wird als Material des Zwischenelements Polyamid bzw. PTFE verwendet.
Es sind jedoch auch andere Materialien für das Zwischenelement denkbar wie
beispielsweise Metalle und insbesondere aber nicht ausschließlich Aluminium.
Bevorzugt ist das Zwischenelement aus einem im Wesentlichen verschleißfesten
Material gefertigt.
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Bei
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
weist die Spannvorrichtung eine Reibscheibe auf, deren Ebene im
Wesentlichen senkrecht zu der ersten Drehachse liegt. Durch diese
Reibscheibe wird eine zusätzliche
Dämpfung
zwischen dem Spannkörper
und dem Grundkörper
bewirkt.
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Bei
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
weist die Spannvorrichtung eine Hohlwelle auf, mittels der der Spannkörper schwenkbar
gelagert ist.
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Die
vorliegende Erfindung ist weiterhin auf einen Riemenantrieb, insbesondere
für Kraftfahrzeuge,
gerichtet, der wenigstens eine Spannvorrichtung der oben beschriebenen
Art aufweist. Es können
jedoch auch mehrere derartiger Spannvorrichtungen zum Spannen mehrerer
Riemen oder auch Kettenantriebe vorgesehen sein.
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Weiterhin
ist die Erfindung auf einen Motor und insbesondere einen Verbrennungsmotor
gerichtet, der wenigstens eine Spannvorrichtung der oben beschriebenen
Art aufweist.
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Die
Erfindung ist ferner auf ein Kraftfahrzeug gerichtet, welches einen
Motor mit einer Spannvorrichtung der oben beschriebenen Art aufweist.
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Kurze
Beschreibung der Zeichnungen
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Weitere
Vorteile und Ausführungsformen
ergeben sich aus den beigefügten
Zeichnungen.
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Darin
zeigen:
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1 eine
erfindungsgemäße Spannvorrichtung
in einer ersten Ausführungsform;
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2 eine
Draufsicht auf die Spannvorrichtung aus 1;
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3 eine
erfindungsgemäße Spannvorrichtung
in einer zweiten Ausführungsform;
und
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4 eine
Draufsicht auf die Spannvorrichtung aus 3.
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Detaillierte
Beschreibung der Zeichnungen
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1 zeigt
eine Querschnittsdarstellung einer erfindungsgemäßen Spannvor richtung in einer ersten
Ausführungsform.
Diese weist eine vereinfacht dargestellte Riemenscheibe 5 auf,
die einen (nicht gezeigten) Riemen spannt. In diesem Falle wird
die Spannkraft des Riemens durch den dargestellten Pfeil P1 veranschaulicht,
d. h. sie wirkt in 1 von links nach rechts.
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Die
Riemenscheibe 5 ist drehbar um eine zweite Drehachse Y
angeordnet. Weiterhin ist die Riemenscheibe auf einem (nicht im
Detail gezeigten) Spannarm angeordnet und dieser Spannarm ist wiederum
gegenüber
einer ersten Drehachse X drehbar gelagert. Das Bezugszeichen 4 bezieht
sich auf den Spannkörper
an dem, wie erwähnt,
auch die Riemenscheibe 5 angeordnet ist. Dieser Spannkörper 4 ist gegenüber einer
Hohlwelle 6 drehbar gelagert, wobei Lagereinrichtungen 16 verwendet
werden. Bei dieser Ausführungsform
handelt es sich hierbei um Gleitlager.
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Der
Spannkörper 4 weist
einen im Wesentlichen zylinderförmigen
Bereich 14 auf, der um die Drehachse X herum angeordnet
ist. Mittels eines Bolzens 27 wird der Spannkörper 4 in
axialer Richtung gegenüber
einem Grundkörper 3 gesichert.
Dieser Grundkörper 3 ist
wiederum fest am Motorblock angeordnet. Unterhalb der Hohlwelle 6 und
des Grundkörpers 3 sind
Sicherungsmittel 19 vorgesehen, welche die Schraube 27 in
axialer Richtung sichern. Daneben können auch Abdichtmittel vorgesehen
sein. Das Bezugszeichen 37 bezieht sich auf eine Befestigungsvorrichtung
wie ein Schraubelement, welches zur Befestigung der Spannvorrichtung
am Motorblock dient.
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Mittels
eines Federelements 8 wird der Spannkörper 4 gegenüber dem
Grundkörper 3 vorbelastet.
Dabei bewirkt die Kraft des Federelements bei der in 1 gezeigten
Ausführungsform,
dass die Riemenscheibe 5 bei einer Draufsicht von oben auf
die Riemenscheibe 5 gegenüber dem Grundkörper 3 bezüglich der
ersten Drehachse X in eine Richtung entgegen dem Uhrzeigersinn gedrängt wird. Das
Federelement 8 könnte
jedoch auch entsprechend umgekehrt angeordnet sein und eine Belastung
im Uhrzeigersinn bewirken.
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Ein
erster Endbereich 8a des Federelements ist im Wesentlichen
formschlüssig mit
dem Grundkörper 3 verbunden.
Dazu wird dieser Endbereich 8a innerhalb einer Ausnehmung 17,
die in dem Grundkörper 3 angeordnet
ist, eingebracht und in radialer Richtung von außen durch einen äußeren Seitenrand 17a der
Ausnehmung 17, und von unten her durch einen Boden 17b der
Ausnehmung 17 gehalten. Der äußere Seitenrand 17a weist
in dem Bereich, in dem der Endbereich 8a des Federelements 8 gehalten wird,
eine erhöhte
Dicke auf. Auch in axialer Richtung ist dieser Abschnitt des äußeren Seitenrands 17a erhöht.
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Der
zweite Endbereich 8b des Federelements 8 wird
in einer Ausnehmung 15 des Spannkörpers gehalten, und zwar auch
hier wiederum durch die Seitenwände 15a und 15b sowie
eine obere Wand 15c der Ausnehmung 15. Die Ausnehmung weist
eine in Umfangsrichtung variierende Tiefe auf, wie im linken Teilbereich
von 1 zu erkennen ist. Das Ende des Federelements 8 in
den Endbereichen 8a und 8b des Federelements liegt
bei dieser Ausführungsform
im Wesentlichen in der Figurenebene.
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Das
Federelement 8 weist eine Vielzahl von Windungen 18 auf.
Die Anzahl dieser Windungen wirkt sich auf die Federkonstante des
Federelements 8 in der hier dargestellten Ausführungsform
aus.
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Der
Spannkörper 4 weist
einen zylindrischen Bereich 14 auf, der wie oben gesagt
im Wesentlichen konzentrisch um die Drehachse X angeordnet ist.
Ein unterer Abschnitt 31 des zylindrischen Bereichs 14 verläuft in der
Ausnehmung 17 des Grundkörpers 3. Es wird hier
jedoch darauf hingewiesen, dass die Ausnehmung 17 eine
variierende Breite aufweist und in dem Bereich, in dem das Zwischenelement 11 angeordnet
ist, breiter ausgeführt
sein kann.
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Das
Bezugszeichen 23 bezieht sich auf eine bezüglich dem
Grundkörper
stationäre
Reibscheibe, die stationär
angeordnet ist, und der gegenüber
sich der Spannkörper 4 bewegt.
Dabei sind zwischen der Reibscheibe 23 und dem Spannkörper 4 Reibschichten 25 vorgesehen.
Die Reibscheibe 23 bewirkt einen erheblichen Teil der Dämpfung.
Der Spannkörper 4 weist
einen in vertika ler Richtung ragenden Umfangsrand 26 auf.
Mit einer Befestigungseinrichtung 7 wird die Riemenscheibe
gegenüber
dem Spannkörper 4 in
Richtung der Drehachse Y gesichert.
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Das
Zwischenelement 11 ist bei dieser Ausführungsform zwischen einem Innenumfang 18a der untersten
Windung 18 des Federelements 8 und dem zylindrischen
Bereich 14 des Spannkörpers 4 angeordnet.
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Das
Zwischenelement 11 kann, wie unten im Detail gezeigt wird,
als Zapfen ausgeführt
werden, als zylindersegmentartiger Körper, als Vorsprung und dergleichen.
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In 1 sind
durch die Pfeile P1–P4
die auf den Spannkörper
wirkenden Kräfte
dargestellt. Dabei sind aus Gründen
der Übersichtlichkeit
nur diejenigen Kräfte
eingezeichnet, die auf den Spannkörper wirken und Drehmomente
in der Ebene der in 1 gezeigten Darstellung erzeugen.
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Da
die Ebene der Spannkraft P1 nicht durch die Mitte der Lagerung verläuft, wird
die Lagerung zwischen dem Grundkörper 3 und
dem Spannkörper 4 nicht
nur radial sondern zusätzlich
mit einem Kippmoment belastet. Bei einer entlang des Pfeils P1 ausgeübten Kraft
auf die Riemenscheibe treten die durch die Pfeile P2 und P3 verursachten
einseitigen Kräfte auf
die Hohlwelle 6 auf.
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Diese
beiden Kräfte
bewirken, dass insbesondere die äußeren Lagerkanten überbelastet
werden. Erfindungsgemäß wird der
durch den Pfeil P1 dargestellten Kraft entgegengewirkt.
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Zwar
wäre es
theoretisch denkbar, ein Gegendrehmoment auf den Spannkörper durch
die axiale Kraft der Feder, d.h. eine Kraft der Feder in der Richtung
der Drehachse X zu bewirken. Da jedoch diese Kraft nur leicht exzentrisch
eingeleitet wird, und die Axialkraft des Federelements relativ gering
ist, könnte
auf diese Weise kein ausreichendes entgegenwirkendes Drehmoment
erzeugt werden. Dennoch wird bevorzugt diese Axialkraft des Federelements
zusätzlich genutzt.
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Durch
die Einhängung
des Federelements mit einem äußeren und
einem inneren Abstützpunkt wirkt
sich bei einer konventionellen Anordnung das Drehmoment der Feder
als ein Kräftepaar
(gleiche Richtung und Höhe)
auf die Anschlussteile d.h. den Grundkörper 3 und den Spannkörper 4 aus.
Der Abstand dieser Kräfte
zum Drehpunkt der Verkippung ist jedoch annährend gleich, sodass sich auch
hier kein nennenswertes entgegenwirkendes Drehmoment ergibt.
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Daher
werden erfindungsgemäß in dem
ersten Endbereich 8a des Federelements 8, d.h.
der dem Spannkörper 4 entgegen
gesetzten Einhängung des
Federelements bei dessen Befestigung an dem Grundkörper 3 die
auftretenden Kräfte
entkoppelt. Eine Kraft wirkt sich auf den Grundkörper 3 aus und die
andere Kraft wirkt sich auf den Spannkörper 4 aus. Diese
andere Kraft ist durch den Pfeil P4 veranschaulicht und wirkt, wie
gesagt, auf den Spannkörper
und damit dem ungewollten durch die obigen Kräfte verursachten Kippmoment
entgegen. Da diese Kraft in einem relativ hohen Abstand zu dem Drehpunkt
der Verkippung angreift, genügt
bereits eine vergleichsweise geringe Kraft, um dem Kippmoment wirkungsvoll
entgegenzuwirken.
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Durch
die Anordnung des Zwischenelements 11 wird jedoch entlang
des Pfeils P4 die Kraft nicht direkt auf den Spannkörper übertragen
sondern auf das Zwischenelement 11. Dieses Zwischenelement 11 kann
in radialer Richtung von dem Federelement gegen den Spannkörper 4 gedrückt werden.
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Das
Zwischenelement 11 ist zwischen dem Spannkörper 4 und
dem Grundkörper 3 in
im Wesentliche derjenigen radialen Richtung angeordnet, in der die
Kraft des Riemens auf die Riemenscheibe wirkt, also in Richtung
des Pfeils P1.
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Das
durch die Kraft in Richtung des Pfeils P4 erzeugte Kippmoment ist
aufgrund der Normalkraft des Federelements dem oben erwähnten Kippmoment
aufgrund der resultierenden Riemenkraft (Pfeile P2 und P3) entgegen
gerichtet und führt
zur einer Verringerung oder Kompensation der Kippmomente in dem
Gleitlager 16 bzw. der Hohlwelle 6.
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Durch
diese Verringerung bzw. sogar vollständige Kompensierung des von
der Riemenspannkraft verursachten Kippmomentes kann die Kontaktfläche zwischen
der Hohlwelle 6 und den Lagerbuchsen 16 vergrößert werden.
Damit wird die Flächenbelastung
der Gleitlagerbuchsen reduziert und die Gleitlagerlebensdauer sowie
die Gesamtlebensdauer der Spannvorrichtung um ein Vielfaches gesteigert.
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Daneben
kann die oben erwähnte
Kraft zwischen dem Zwischenelement 11 und dem Spannkörper zur
Reibungserzeugung genutzt werden. Somit wird parallel zu der oben
beschriebenen Reibung zwischen der Reibscheibe 23 und dem
Spannkörper 4 ein
zusätzliches
Reibmoment im Spannkörper
geschaffen, dessen Höhe
vom Verdrehwinkel der Feder und damit von der Arbeitsposition der
Spannvorrichtung 1 abhängt.
Im Falle höherer
Vorspannung wird sich der Windungsdurchmesser in das Federelement 8 weiter
verringern und damit auch die Reibung zwischen dem Federelement 8 und
dem Zwischenelement 11 sowie dem Zwischenelement 11 und
dem Spannkörper 4 erhöht.
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Der
Grundkörper 3 weist
einen in Richtung der Drehachse X ragenden Umfangsrand 32 auf,
der zur Abstützung
der Hohlwelle 6 dient.
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2 zeigt
eine Draufsicht auf die in 1 gezeigte
Spannvorrichtung entlang der Pfeile A-A aus 1. Man erkennt,
dass der Endbereich 8a des Federelements 8 in
der Ausnehmung 17 verläuft
und an dem Grundkörper 3 anliegt.
Zu diesem Zweck ist in dem Bereich 17 an dem Grundkörper 3 ein
Wulst 3a vorgesehen, auf den das Federelement in im Wesentlichen
radialer Richtung drückt.
Der Endbereich 8a des Federelements ist im Wesentlichen
geradlinig ausgebildet und geht in einen gekrümmten Zentralbereich 8c über.
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In
radialer Richtung ist zwischen dem Federelement 8 und dem
Spannkörper 4 das
Zwischenelement 11 angeordnet. Dieses Zwischenelement 11 weist
eine gekrümmte
innere Oberfläche 11a auf,
die in Kontakt mit dem Spannkörper 4 genauer
gesagt mit einem Außenumfang 14a des
zylindrischen Bereichs 14 steht. Das Zwischenelement 11 ist
in Drehrichtung des Spannkörpers
an dem Grundkörper 3 arretiert.
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In
denjenigen Abschnitten 14a des zylinderförmigen Bereichs 14 des
Spannkörpers 4,
in denen das Zwischenelement 11 angeordnet ist, weist der zylindrische
Bereich eine geringere Wanddicke auf. Bei dieser Ausführungsform
erstreckt sich dieser Bereich mit geringerer Wanddicke in Umfangsrichtung um
einen Bereich von ca. 150°.
Durch diese geringere Wanddicke kann insgesamt erreicht werden,
dass das Federelement 11 im Wesentlichen in der gleichen
Größe konstruiert
werden kann als dies der Fall wäre,
wenn kein Zwischenelement vorgesehen wäre. Auf diese Weise kann insgesamt
zur Platzeinsparung beigetragen werden.
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Der Übergang
von dem Bereich größerer radialer
Dicke zu dem Bereich mit geringerer radialer Dicke des Spannkörpers ist
im Wesentlichen kontinuierlich, um das Auftreten von Brüchen durch
Belastungen zu verhindern. Radial innen bezüglich des Spannkörpers 4 ist
ein Zwischenraum beziehungsweise Abstand 28 vorgesehen.
Auf diese Weise wird verhindert, dass der Spannkörper 4 und der diesem gegenüber radial
innen liegende Bereich des Grundkörpers 3 sich berühren. Es
wäre jedoch
auch möglich
in diesem Bereich eine Reibschicht oder Abdichtung vorzusehen.
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Das
Zwischenelement 11 weist eine im Wesentlichen eben verlaufende äußere Oberfläche 11b auf,
die an dem gerade verlaufenden Endbereich des Federelements 8 anliegt.
Zwischen der Fläche 11a des
Zwischenelements 11 und dem Bereich 14a des Spannkörpers wird
die oben erwähnte
Reibung und damit die Dämpfungswirkung
erzielt. Die Höhe
dieses Reibmoments hängt
von dem Verdrehwinkel des Spannkörpers
und somit von der Arbeitsposition der Spannvorrichtung ab. Weiterhin
weist das Zwischenelement 11 eine Ausbuchtung 11c bzw.
einen Bereich mit einer erhöhten
Dicke auf. Dieser Bereich ist in demjenigen Bereich des Federelements 8 angeordnet,
in dem die Bereiche 8a und 8b ineinander übergehen.
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Radial
innen liegend bezüglich
des Bereichs 32 des Grundkörpers 3 ist ein Abschnitt 34 der
Hohlwelle 6 angeordnet. Innerhalb dieser Hohlwelle 6 verläuft der
Bolzen 27 zur Befestigung der Spannvorrichtung am Motorblock.
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3 zeigt
eine weitere Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Spannvorrichtung.
Der wesentliche Unterschied zu der in 1 gezeigten
Ausführungsform
ist die Anordnung des Zwischenelements 11 bezüglich des
Federelements 8. Bei dieser Ausführungsform wird im Falle einer
Spannung der Riemenscheibe 5 gegenüber dem Grundkörper 3 das Federelement
nach außen
gedrückt.
Aus diesem Grunde weist bei dieser Ausführungsform der Spannkörper 4 neben
dem zylindrischen Bereich 14 einen Außenzylinder 35 auf,
gegen dessen Innenwandung das Zwischenelement gedrückt wird.
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Bei
einer Belastung der Riemenscheibe 5, die durch eine Befestigungseinrichtung 7 axial
gesichert ist, entlang des Pfeils P1 treten in ähnlicher Weise wie in 1 entlang
der Pfeile P2 und P3 Gegenkräfte
auf, die auf die Gleitlager 16 bzw. die Hohlwelle 6 wirken.
Auch bei dieser Ausführungsform werden
diese Gegenkräfte
wenigstens teilweise durch eine entlang des Pfeils P4 wirkende Gegenkraft
kompensiert. Diese Gegenkraft entsteht hier ebenfalls durch Entkopplung
der in dem Endbereich 8a des Federelements auftretenden
Kräfte.
Hier wird eine nach außen
wirkende Kraft des Federelements über das Zwischenelement 11 auf
den Außenzylinder 35 des
Spannkörpers 4 übertragen
Das zweite Ende 8b der Feder 8 ist bei dieser
Ausführungsform
gegenüber
einem horizontalen Abschnitt 39 des Spannkörpers 4 gesichert.
Die jeweiligen Enden des Federelements sind in 3 nicht
dargestellt und liegen um einen beliebigen Winkel in Umfangsrichtung
versetzt.
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Zwischen
dem zylindrischen Bereich 14 und dem Außenzylinder 35 entsteht
ein Zwischenraum 36, in dem das Federelement 8 angeordnet
ist. Auch das Zwischenelement 11 befindet sich in diesem
Zwischenraum 36. Bei dieser Ausführungsform erstreckt sich das
Zwischenelement im Wesentlich entlang der gesamten Länge des
Federelements 8. Auf diese Weise steht das Zwischenelement 11 über einem vertikal
ragenden Steg 11e mit allen Windungen 18 des Federelements
in Kontakt, und so wird eine Dämpfung
von Längs-
und Querschwingungen erreicht. Zwischen dem vertikal ragenden Steg 11e und dem
Außenzylinder 35 wird
ein Zwischenraum 38 gebildet, d. h. in diesen Bereich tritt
nicht die oben erwähnte
Gegenkraft entlang des Pfeils P4 auf. Das Zwischenelement 11 weist
einen gekrümmten
Aufnahmebereich 11d zur Aufnahme eines Bereichs des Außenumfangs
einer Windung 18a des Federelements 8 auf.
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4 zeigt
eine Draufsicht auf die Spannvorrichtung aus 3 entlang
der Linie A-A aus 3. In dieser Ausführungsform
weist das Zwischenelement 11 sowohl eine radial innere
gekrümmte
Oberfläche 11a als
auch eine radial äußere gekrümmte Oberfläche 11b auf.
Des Weiteren ist das Zwischenelement 11 in Umfangsrichtung über einen vorgegebenen
Winkel hinweg zwischen dem Spannkörper 4 genauer gesagt
zwischen dem äußeren zylindrischen
Bereich 35 des Spannkörpers 4 und
dem Federelement 8 angeordnet. Dieser Winkel liegt bei dieser
Ausführungsform
im Bereich von 45 bis 180 Grad.
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Das
Bezugszeichen 27 bezieht sich auch hier wieder auf einen
Bolzen zur Befestigung der Spannvorrichtung am Motorblock. In Radialrichtung außerhalb
der Hohlwelle 6 sind Gleitlager 16 vorgesehen,
um den Spannkörper 4 bzw.
dessen zylinderförmigen
Abschnitt 14 drehbar zu lagern. Zwischen dem Außenumfang
des zylindrischen Bereiches 14 und dem Federelement 8 befindet
sich ein Zwischenraum 38. In diesem Falle drückt, wie
erwähnt,
bei einer Belastung der Spannvorrichtung das Federelement radial
nach außen,
sodass dieser Zwischenraum bewirkt, dass sich an dieser Stelle das
Federelement 8 und der Spannkörper 4 nicht berühren. Es wäre jedoch
auch möglich,
in diesem Zwischenraum ein Dämpfungsmaterial
anzuordnen, welches ebenfalls eine Dämpfung von Längs- und
Querschwingungen erreicht. Hier würde jedoch die Dämpfungswirkung
bei Belastung des Spannkörpers 4 abnehmen.
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Bei
der in 3 und 4 gezeigten Ausführungsform
weist der zylinderförmi ge
Abschnitt 14 des Spannkörpers 4 eine
im Wesentlichen konstante Wanddicke auf.
-
Sämtliche
in den Anmeldeunterlagen enthaltenen Merkmale werden als erfindungswesentlich beansprucht,
sofern sie einzeln oder in Kombination neu gegenüber dem Stand der Technik sind.
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- 1
- Spannvorrichtung
- 3
- Grundkörper
- 3a
- Wulst
- 4
- Spannkörper
- 5
- Riemenscheibe
- 6
- Hohlwelle
- 7
- Befestigungseinrichtung
- 8
- Federelement
- 8a
- erster
Endbereich des Federelements
- 8b
- zweiter
Endbereich des Federelements
- 8c
- gekrümmter Zentralbereich
des Federelements
- 11
- Zwischenelement
- 11a
- innere
Oberfläche
des Zwischenelements
- 11b
- äußere Oberfläche des
Zwischenelements
- 11c
- Ausbuchtung
des Zwischenelements
- 11d
- gekrümmter Aufnahmebereich
des Zwischenelements
- 11e
- Steg
des Zwischenelements
- 14
- zylinderförmiger Bereich
des Spannkörpers
- 14a
- Bereich
mit verringerter Dicke des zylinderförmigen Bereichs
- 15
- Ausnehmung
- 15a,
15b
- Seitenwände der
Ausnehmung 15
- 15c
- obere
Wand der Ausnehmung 15
- 16
- Lagereinrichtungen
- 17
- Ausnehmung
- 17a
- äußerer Seitenrand
der Ausnehmung 17
- 17b
- Boden
der Ausnehmung 17
- 18
- Windung
des Federelements
- 18a
- Innenumfang
der Windung
- 19
- Sicherungsmittel
- 23
- Reibscheibe
- 25
- Reibschicht
- 26
- Umfangsrand
- 27
- Bolzen
- 28
- Zwischenraum
- 31
- unterer
Abschnitt des zylindrischen Bereichs 14
- 32
- Umfangsrand
des Grundkörpers
- 34
- Abschnitt
der Hohlwelle 6
- 35
- Außenzylinder
des Spannkörpers 4
- 36,
38
- Zwischenraum
- 37
- Befestigungsvorrichtung
- 39
- horizontaler
Abschnitt des Spannkörpers 4
- X
- erste
Drehachse
- Y
- zweite
Drehachse