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Die Erfindung betrifft einen Riementrieb mit einer treibenden Riemenscheibe, einer angetriebenen Riemenscheibe, einer frei mitlaufenden Riemenscheibe und einem in Anlage mit den Riemenscheiben stehenden Riemen, wobei die frei mitlaufende Riemenscheibe an einer zur Justierung der Winkelausrichtung der frei mitlaufenden Riemenscheibe in zwei unterschiedlichen Richtungen winkelverstellbaren Achse abgestützt ist.
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Stand der Technik
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Bei landwirtschaftlichen Erntemaschinen werden Riementriebe verwendet, um antreibbare Elemente in Drehung zu versetzen, insbesondere Elemente zur Erntegutbearbeitung und/oder -förderung, die einen relativ hohen Leistungsbedarf haben, wie Dreschtrommeln oder -rotoren, Häckseltrommeln, Beschleunigergebläse oder Körnerprozessoren. Die Riementriebe haben gegenüber Antriebsverbindungen mit kämmenden Zahnrädern und Wellen den Vorteil, dass sie eine gewisse Elastizität bereitstellen, sodass durch Erntegutflussänderungen bedingte Lastspitzen nicht ungedämpft an einen Verbrennungsmotor oder dessen Ausgangsgetriebe durchgeleitet werden. Zudem können sie eine Art Überlastsicherung bereitstellen.
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Ein Riementrieb umfasst üblicherweise eine treibende Riemenscheibe, eine angetriebene Riemenscheibe und einen Riemen, der um beide geschlungen ist. Zudem werden zur Bereitstellung einer - zur kraftschlüssigen Drehmomentübertragung durch den Riemen benötigten - Riemenspannung frei mitlaufende Riemenscheiben verwendet, die gegen die Kraft einer Feder oder eines Aktors um eine Drehachse beweglich angeordnet sind oder feststehen. Derartige Riemenscheiben können auch dazu dienen, den Riemen auf einer bestimmten Bahn laufen zu lassen. Die Riemen sind üblicherweise mit einem V-förmigen Querschnitt versehen oder setzen sich aus mehreren, nebeneinander angeordneten Elementen zusammen, die jeweils einen V-förmigen Querschnitt aufweisen (als Powerband bezeichnet). Die Riemenscheiben weisen entsprechende Vertiefungen auf, in welche die Riemen formschlüssig eindringen. Es gibt auch flache Riemen und zugehörige, flache Riemenscheiben und bei manchen Anwendungsfällen läuft die flache Rückseite des auf der anderen Seite profilierten Riemens um eine flache Riemenscheibe um, um eine Welle mit gegenläufiger Drehrichtung zur angetriebenen Riemenscheibe anzutreiben, z.B. bei Körnerprozessoren von Feldhäckslern, s.
WO 2012/010396 A1 .
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Es ist zur Erzielung einer hinreichenden Lebensdauer des Riemens, und um ein Ablaufen des Riemens zu verhindern, sinnvoll sämtliche Riemenscheiben des Riementriebs in einer gemeinsamen Ebene anzuordnen. Üblicherweise sind die Halterungen der frei mitlaufenden Riemenscheiben, genau wie die mit der angetriebenen Riemenscheibe und der treibenden Riemenscheibe zugeordneten Wellenlagerungen starr mit einem Rahmen der Erntemaschine verbunden. Das kann, wenn beispielsweise der Rahmen an der Anbringungsstelle der Halterung der frei mitlaufenden Riemenscheibe aufgrund von Toleranzen oder durch Schweißarbeiten bedingte Verformung, sich nicht genau in seiner Sollposition befindet, zu nicht-gerade laufenden Riemen führen. Während sich Toleranzen in axialer Richtung der Riemenscheibe relativ einfach durch Unterlegscheiben o.ä. ausgleichen lassen, sind Neigungen der Drehachse der Riemenscheibe (Spurwinkel und Sturzwinkel) problematischer auszugleichen. Bei größeren Neigungen ist ein höherer Verschleiß des Riemens (z.B. wenn die Flanken des V-förmigen Riemens nur an einer Flanke der Vertiefung der Riemenscheibe laufen) und/oder ein Ablaufen des Riemens von einer der Riemenscheiben zu befürchten. Beide erwähnten Probleme ergeben sich nicht nur an der frei mitlaufenden Riemenscheibe, sondern auch an der treibenden und/oder angetriebenen Riemenscheibe.
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Im Stand der Technik (
US 7 585 238 B2 ) wird eine verstellbare Halterung einer frei mitlaufenden Riemenrolle beschrieben. Eine zur drehbaren Abstützung der Rolle dienende Achse ist an einem Ende in einer konvexen, sphärischen Sitzanordnung angeordnet, sodass die Achse einer ersten Seite der Rolle benachbart schwenkbar gelagert ist, während die Achse an der anderen Seite der Rolle in zwei zueinander orthogonalen Richtungen durch Schrauben verstellbar abgestützt ist.
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Eine weitere Anordnung zur Verstellung der Neigung einer frei mitlaufenden Riemenscheibe ist in der als gattungsbildend angesehenen
WO 2021/009577 A1 gezeigt. Dort ist die frei laufende Riemenscheibe auf einer Hülse gelagert, die ihrerseits durch einen Schraubbolzen an einer feststehenden Wand befestigt ist. Zwischen der Wand und der Hülse sind zwei mit je einem Griffstück ausgestattete Unterlegscheiben angeordnet, die jeweils keilförmig sind, d.h. deren eine Oberfläche mit dem Radius des Schraubbolzens einen spitzen Winkel einschließen. Durch ein relatives Drehen der Unterlegscheiben zueinander wird die Neigung des Schraubbolzens gegenüber der Ebene der Wand verstellt, und die azimutale Ausrichtung des Schraubbolzens wird durch ein gemeinsames Drehen der Unterlegscheiben verstellt.
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Aufgabe
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Die Halterung nach
US 7 585 238 B2 ermöglicht zwar eine Verstellung des Spur- und Sturzwinkels und somit eine korrekte Ausrichtung der Rolle, jedoch hat die sphärische Abstützung der Rolle auf deren einer Seite und die voneinander unabhängige Einstellung der beiden Winkel durch zwei Schrauben auf der anderen Seite der Rolle den Nachteil, dass man einerseits eine relativ aufwändige Halterung benötigt, die sich zwischen beiden Seiten der Rolle erstreckt, und andererseits beide Winkel getrennt voneinander einzustellen sind, was einen hohen Zeitbedarf erfordert, insbesondere wenn die Verstellrichtungen der Schrauben nicht genau ausgerichtet sind, um mit einer Schraube den Sturzwinkel und mit den anderen Schraube den Spurwinkel zu verstellen.
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Bei der Anordnung nach
WO 2021/009577 A1 ist als nachteilig anzusehen, dass ein Verstellen der Unterlegscheiben nur bei einer sehr lose angezogenen Mutter des Schraubbolzens möglich ist, sodass die Einstellung nur sehr ungenau erfolgen kann.
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Die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe wird darin gesehen, eine gegenüber dem Stand der Technik verbesserte Halterung für eine Riemenscheibe bereitzustellen.
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Lösung
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Lehre des Patentanspruchs 1 gelöst, wobei in den weiteren Patentansprüchen Merkmale aufgeführt sind, die die Lösung in vorteilhafter Weise weiterentwickeln.
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Ein Riementrieb umfasst eine treibende Riemenscheibe, eine angetriebene Riemenscheibe, eine frei mitlaufende Riemenscheibe und einem in Anlage mit den Riemenscheiben stehenden Riemen. Die frei mitlaufende Riemenscheibe ist an einer zur Justierung der Winkelausrichtung der frei mitlaufenden Riemenscheibe in zwei unterschiedlichen Richtungen winkelverstellbaren Achse abgestützt. Die Winkelausrichtung der Achse ist durch ein erstes keilförmiges Element und ein zweites keilförmiges Element veränderbar, die jeweils eine Fläche umfassen, die mit einer Orthogonalen zur Längsachse der Achse einen spitzen Winkel einschließen, sodass der Neigungswinkel der Achse durch ein relatives Verdrehen der Elemente gegeneinander um die Achse verstellbar ist, während die azimutale Ausrichtung der Achse durch gemeinsames Verdrehen der Elemente um die Achse verstellbar ist. Die keilförmigen Elemente sind an ihren gegenüberliegenden Außenflächen abgeflacht, sodass je ein Maulschlüssel auf sie aufgesteckt werden kann.
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Es ist durchaus denkbar, dass noch weitere Riemenscheiben in diesem Riementrieb vorhanden sind, entweder in Form von zusätzlichen Abtrieben und/oder weiteren glatten Rollen, die als seitliche Riemenführung verwendet werden, und die in der erfindungsgemäßen Weise verstellbar sein können.
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Es wird mit anderen Worten vorgeschlagen, die Neigung der Achse (gegenüber der Ebene des Riemens) und die azimutale Ausrichtung der Achse (um deren eigene Achse) mittels zweier keilförmiger Elemente zu justieren. Die keilförmigen Elemente umfassen jeweils eine gegenüber der Längsachse geneigte Fläche. Dadurch wird es möglich, die keilförmigen Elemente relativ zueinander um die Längsachse der Achse zu drehen, um die absolute Neigung der Achse gegenüber der Ebene des Riemens einzustellen, und die keilförmigen Elemente gemeinsam zu drehen, um die azimutale Ausrichtung der Achse einzustellen. Auf diese Weise benötigt man keine aufwändige Halterung, die sich zwischen beiden Seiten der Rolle erstreckt, und andererseits können beide Winkel (Sturz und Spur) gemeinsam eingestellt werden, was den Einstellvorgang vereinfacht und beschleunigt. Die Einstellung wird mittels zweier Maulschlüssel bewerkstelligt, die über abgeflachte Außenflächen der keilförmigen Elemente geschoben werden. Hierdurch ist aufgrund des Maulschlüssels einerseits gegenüber dem Stand der Technik nach
WO 2021/009577 A1 eine feinfühligere Einstellung möglich, andererseits kann die Einstellung aber mit einer schon nennenswert festgezogenen Achse erfolgen, die sich nach endgültiger Fixierung weniger verstellen wird, was eine genauere Einstellung der Ausrichtung der frei mitlaufenden Riemenscheibe erlaubt.
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Die Achse kann durch eine sphärische Lagerung an einem Rahmen abgestützt sein, an welchem auch die treibende Riemenscheibe und die angetriebene Riemenscheibe drehbar abgestützt sind. Die sphärische Lagerung kann eine konvexe Scheibe umfassen, die mit einem konkaven Bereich zusammenwirkt, obwohl auch denkbar wäre, die Scheibe konkav und den Bereich konvex zu gestalten. Die Scheibe kann mit der Achse verbunden sein, während der konkave Bereich mit dem Rahmen verbunden ist.
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Die frei mitlaufende Riemenscheibe kann an einer die Achse umschließenden Buchse abgestützt sein, sei es über einen auf der Buchse schwenkbar gelagerten Arm oder direkt.
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Die keilförmigen Elemente können zwischen der sphärischen Lagerung der Achse und der Buchse auf der Achse angeordnet sein. Insbesondere können die geneigten Flächen der keilförmigen Elemente aneinander anliegen, und die Buchse mit dem zweiten keilförmigen Element gekoppelt sein. Das erste keilförmige Element kann an einem mit dem Rahmen verbundenen Ring anliegen, während die Buchse durch daran auf der vom zweiten keilförmigen Element beabstandeten Seite der Buchse anliegende Befestigungsmittel (z.B. eine mit einem Gewinde der Achse aufgeschraubte Mutter und ggf. Unterlegscheiben zur Festlegung der axialen Position der Buchse und somit der frei mitlaufenden Riemenscheibe) auf der Achse fixiert ist.
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Der vorgeschlagene Riementrieb kann insbesondere an Erntemaschinen Verwendung finden, um ein beliebiges Erntegutbearbeitungs- und/oder Förderelement oder ein anderes, anzutreibendes Element direkt oder indirekt mit einer Antriebsquelle, z.B. einem Verbrennungsmotor, zu verbinden.
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Ausführungsbeispiel
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Anhand der Abbildungen wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert. Es zeigen:
- 1 eine schematische seitliche Ansicht eines selbstfahrenden Feldhäckslers mit einem Riementrieb,
- 2 eine perspektivische Ansicht einer Halterung mit einer daran angebrachten Riemenscheibe,
- 3 eine Explosionsansicht der Halterung der 2 von einer Seite,
- 4 eine Explosionsansicht der Halterung der 2 von der anderen Seite,
- 5 einen Schnitt durch die Halterung der 2 entlang der Linie 5-5 der 2 bei orthogonaler Ausrichtung, und
- 6 einen Schnitt durch die Halterung der 2 entlang der Linie 5-5 der 2 bei abgewinkelter Ausrichtung.
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In der 1 ist ein selbstfahrender Feldhäcksler 10 in schematischer Seitenansicht dargestellt. Der Feldhäcksler 10 baut sich auf einem Rahmen 12 auf, der von vorderen angetriebenen Rädern 14 und lenkbaren rückwärtigen Rädern 16 getragen wird. Die Bedienung des Feldhäckslers 10 erfolgt von einer Fahrerkabine 18 aus, von der aus ein Erntevorsatz 20 in Form eines Aufnehmers einsehbar ist. Mittels des Erntevorsatzes 20 vom Boden aufgenommenes Erntegut, z. B. Gras oder dergleichen, wird über einen Einzugsförderer 22 mit Vorpresswalzen, die innerhalb eines Einzugsgehäuses an der Frontseite des Feldhäckslers 10 angeordnet sind, einer unterhalb der Fahrerkabine 18 angeordneten Häckseltrommel 24 zugeführt, die es in kleine Stücke häckselt und es einer Fördervorrichtung 28 aufgibt. Das Gut verlässt den Feldhäcksler 10 zu einem nebenher fahrenden Transportfahrzeug über einen um eine etwa vertikale Achse drehbaren und in der Neigung verstellbaren Auswurfkrümmer 26. Im Folgenden beziehen sich Richtungsangaben, wie seitlich, unten und oben, auf die Vorwärtsbewegungsrichtung V des Feldhäckslers 10, die in der 1 nach rechts verläuft.
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Der Antrieb der Häckseltrommel 24 und der Fördervorrichtung 28 erfolgt über einen Riementrieb, der eine treibende Riemenscheibe 30, die über ein Getriebe oder direkt von einem nicht gezeigten Verbrennungsmotor angetrieben wird, eine erste angetriebene Riemenscheibe 32, die mit der Häckseltrommel 24 in drehmomentschlüssiger Verbindung steht, eine zweite angetriebene Riemenscheibe 36, die mit der Fördervorrichtung 28 in drehmomentschlüssiger Verbindung steht, einen Riemen 34 und eine frei mitlaufende Riemenscheibe 40 umfasst, die mittels einer Halterungsanordnung 38 am Rahmen 12 befestigt ist, an dem auch die Drehlager der Häckseltrommel 24, der Fördereinrichtung 28 und der treibenden Riemenscheibe 30 abgestützt sind. Die frei mitlaufende Riemenscheibe 40 wirkt mit dem rücklaufenden Trum des Riemens 34 zusammen, der sich im normalen Erntebetrieb nach oben bewegt. Eine weitere Riemenscheibe 39 dient zu seitlichen Führung des antreibenden, unteren Trum des Riemens 34. Diese weitere Riemenscheibe 39 kann in der im Folgenden bezüglich der Riemenscheibe 40 beschriebenen Weise verstellbar angebracht sein.
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Der Antrieb der Fördervorrichtung 28 könnte, anstelle über den Riemen 34, auf eine andere Weise erfolgen. Der hier beschriebene Riementrieb ist nur ein Beispiel für einen Riementrieb in einer landwirtschaftlichen Erntemaschine, die beispielsweise auch als Mähdrescher ausgeführt sein könnte, und der Riementrieb kann eine Antriebsverbindung zwischen einem beliebigen antreibenden Element und beliebigen Erntegutförder- und/oder -bearbeitungselementen oder beliebigen, anderen anzutreibenden Elementen, z.B. einem Kühlgebläse oder einem Pumpenaggregat herstellen.
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Die frei mitlaufende Riemenscheibe 40 dient dazu, den Riemen 34 mit der zur Drehmomentübertragung erforderlichen Spannung zu beaufschlagen. Die Halterungsanordnung 38 kann die frei mitlaufende Riemenscheibe 40 starr oder drehbar am Rahmen 12 haltern; im zweiten Fall wäre die frei mitlaufende Riemenscheibe 40 durch eine Feder oder einen Aktor (z.B. Hydraulikzylinder) vorgespannt, um den Riemen 34 straff zu halten.
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Die Halterungsanordnung 38 ist in den 2 bis 6 detailliert dargestellt. Sie umfasst einen Arm 46, der an seinem distalen Ende die frei mitlaufende Riemenscheibe 40 trägt. Die frei mitlaufende Riemenscheibe 40 ist somit am distalen Ende des Arms 46 frei drehbar gelagert. Der Arm 46 ist an seinem proximalen Ende starr mit einer Hülse 48 verbunden oder einteilig damit hergestellt. Die Hülse 48, die eine mittige Öffnung umfasst, die sich parallel zur Drehachse der Riemenscheibe 40 erstreckt, ist durch Lagerungen 80 (vgl. 5) an einer innerhalb der Hülse 48 angeordneten Buchse 56 gelagert. Eine drehmomentschlüssige Verbindung zwischen dem Rahmen 12 und dem Arm 46 ist in den 2 bis 6 nicht dargestellt; sie kann jedoch an beliebiger Stelle erfolgen, z.B. mittels einer Feder oder eines Aktors oder einer starren Verbindung, die jeweils einen Endes am Arm 46 und anderen Endes am Rahmen 12 angreifen. Bei einer anderen Ausführungsform könnte die Riemenscheibe 40 und insbesondere die weitere Riemenscheibe 39 anstelle über den Arm 46 und die Hülse 48 direkt mit der Halterungsanordnung 38 verbunden sein (d.h. auf der Buchse 56 direkt oder indirekt drehbar abgestützt sein).
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Weiterhin ist an einer Wand 42, die ein Bestandteil des Rahmens 12 oder auf beliebige Weise damit verbunden ist, ein Flansch 44 befestigt, wozu Befestigungsschrauben 54 dienen, die sich durch Bohrungen in der Wand und mit ihren Gewinden in den Flansch 44 eingebrachte Gewinde erstrecken. Anstelle den Flansch 44 durch darin eingebrachte Gewinde zu fixieren, könnten auch separate Muttern verwendet werden.
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Eine Achse 50, die einen Endes einen Sechskantkopf 74 und anderen Endes ein Gewinde 72 mit einer außenseitigen Abflachung 70 umfasst, erstreckt sich durch eine Öffnung in der Wand 42 und eine Öffnung im Flansch 44, sowie durch eine Öffnung in einem mit dem Flansch 44 verbundenen oder einteiligen, überstehenden Ring 68, der an der von der Wand 42 beabstandeten Seite des Flansches 44 vorgesehen ist. Im zusammengebauten Zustand liegt eine sphärisch-konvexe Scheibe 52 mit ihrer flachen Seite am Kopf 74 der Achse 50 und mit ihrer sphärisch-konvexen Fläche an einem sphärisch-konkaven Bereich 66 des Flansches 44 an.
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Im zusammengebauten Zustand erstreckt sich die Achse 50 weiterhin durch eine Öffnung in einem ersten keilförmigen Element 60, das eine geneigte Fläche 76 umfasst, und durch die Buchse 56, an deren dem ersten keilförmigen Element 60 benachbarten Ende ein zweites keilförmiges Element 58 befestigt oder einteilig damit verbunden oder getrennt davon ausgeführt ist, welches ebenfalls eine geneigte Fläche 78 umfasst, die an der geneigten Fläche 76 des ersten Elements 60 anliegt. Die Buchse 56 ist im zusammengebauten Zustand innerhalb der Hülse 48 angeordnet. Nach außen schließt sich an die Buchse 56 eine Anzahl an Unterlegscheiben 62 an, an denen von außen eine als Befestigungsmittel für die Achse 50 dienende Mutter 64 anliegt, die auf das Gewinde 72 der Achse 50 geschraubt ist. Die Unterlegscheiben 62 können sowohl linkseitig der Hülse 48 als auch rechtsseitig verteilt werden, um die axiale Position des Arms 46 und damit der Riemenscheibe 40 zu variieren.
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Wie im vergrößerten Ausschnitt der 3 gezeigt, sind die aneinander anliegenden Flächen 76, 78 der keilförmigen Elemente 60, 58 nicht genau orthogonal zur Längsachse der Achse 50, sondern in einem dort übertrieben groß eingezeichneten, spitzen Winkel α, der einige Winkelgrade betragen kann, zur Radialen der Achse 50 angeordnet.
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Die keilförmigen Elemente 60, 58 sind an ihren gegenüberliegenden Außenflächen abgeflacht, sodass zur Einstellung ihrer Position je ein Maulschlüssel auf sie aufgesteckt werden kann. Durch ein Verdrehen der keilförmigen Elemente 58, 60 gegeneinander um die Längsachse der Achse 50 kann somit der Neigungswinkel der Achse 50 und somit der Buchse 56, der Hülse 48, des Arms 46 und der Riemenscheibe 40 gegenüber der Ebene der Wand 42 und dem Rahmen 12 verstellt werden. Hierbei dreht sich die konvexe Scheibe 52 gegenüber dem konkaven Element 66.
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Eine gemeinsame Drehung der beiden keilförmigen Elemente 58, 60 um die Längsachse der Achse 50 führt hingegen zu einer azimutalen Drehung der Buchse 56, der Hülse 48, des Arms 46 und der Riemenscheibe 40 um die Längsachse der Achse 50. Diese Verdrehungen dienen, bei nicht zu fest angezogener Mutter 64, wobei die Abflachung 70 zur Anbringung eines zweiten Schlüssels beim Anziehen der Mutter 64 mit einem ersten Schlüssel dient, zur Ausrichtung der Drehachse der Riemenscheibe 40 mit den Drehachsen der anderen Riemenscheiben 30, 32, 36 des Riementriebs (d.h. in der Ebene des Riemens 34). Letztlich wird die Mutter 64, unter Verwendung der Abflachung 70 zum Gegenhalten, festgezogen, um die Position zu fixieren.
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Eine Verlagerung der Riemenscheibe 40 in Längsrichtung der Achse 50 kann durch Umsetzen der Unterlegscheiben 62 auf die andere Seite der Hülse 48 bewerkstelligt werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 2012/010396 A1 [0003]
- US 7585238 B2 [0005, 0007]
- WO 2021/009577 A1 [0006, 0008, 0013]
