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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Spannhebel zur Aufrechterhaltung
einer Spannung in einem endlosen, flexiblen, umlaufenden Energie-Übertragungsmittel,
wie einer Kette oder einem Riemen, die beziehungsweise der verwendet
wird, um Energie von einem Antriebs-Kettenrad beziehungsweise einer
Antriebs-Riemenscheibe zu einem oder mehreren Abtriebs-Kettenrädern beziehungsweise
einer oder mehreren Abtriebs-Riemenscheiben
zu übertragen.
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9 zeigt
den prinzipiellen Aufbau einer herkömmlichen Ketten- oder Riemen-Übertragungsvorrichtung.
Wie in 9 dargestellt, umfasst eine Ketten- oder Riemen-Übertragungsvorrichtung
zur Steuerung von Ventilen eines Verbrennungsmotors oder zur Übertragung
von Rotationsenergie in einen anderen Antriebsmechanismus eine Kette
oder einen Riemen C, die beziehungsweise der Energie von einem Antriebs-Kettenrad
oder einer Antriebs-Riemenscheibe S1 zu einem oder mehreren Abtriebs-Kettenrädern oder
Abtriebs-Riemenscheiben S2 überträgt. Die Übertragungsvorrichtung
umfasst eine schwenkbar angebrachte, bewegliche Gleitkontakt-Führung Ga,
die mit einem Spanner T zusammenwirkt, und eine feste Gleitkontakt-Führung Gb.
Die bewegliche Führung
Ga und die feste Führung
Gb sind an einem Motor E oder eines anderen Antriebsmechanismuses mittels
geeigneter Schrauben P oder Bolzen oder ähnlicher Befestigungen angebracht.
Die bewegliche Führung
Ga wirkt mit dem Spanner T zusammen und steht in Gleitkontakt mit
der Kette oder dem Riemen C, wobei sie die Spannung hierin steuert.
Die feste Führung
Gb verhindert Schwingungen der Kette oder des Riemens C, sowohl
in der Umlaufebene (die üblicherweise
vertikal verläuft) als
auch quer hierzu.
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10 zeigt eine bewegliche
Führung 500, wie
sie in der Beschreibung der JP 2002-181145 A offenbart ist. Die
Führung 500 weist
einen Führungskörper 510 auf,
der einen Gleitschuh 511 an dessen Fläche eine umlaufende Kette entlang
gleitet. Der Führungskörper 510 weist
ferner einen Plattenaufnahmebereich 512 auf der Rückseite
des Gleitschuhs 511 auf. Dieser Plattenaufnahmebereich 512 erstreckt
sich in Längsrichtung
der Führung 500,
und der Gleitschuh 511 und der Plattenaufnahmebereich 512 sind
einstückig
als eine Einheit aus einem Kunstharz geformt. Eine Verstärkungsplatte 520 zur
Verstärkung
des Führungskörpers 510 ist
in einen Schlitz 512a eingepasst, der entlang einer Kante
des Plattenaufnahmebereichs 512 ausgebildet ist und sich
in Längrichtung
der Führung 500 erstreckt.
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Eine
Montage-Öffnung 512b ist
in einem Vorsprung 512d vorgesehen, der am Führungskörper 510 benachbart
einem Ende desselben ausgebildet ist, um die Führung 500 schwenkbar
an einer Montagefläche
eines Motors E mittels einer Schwenkvorrichtung, wie einer Montage-Schraube
P (vgl. 9) oder dergleichen
anzubringen. Eine Öffnung 521 ist in
der Verstärkungsplatte 520 vorgesehen.
Ein Spanner-Kontaktbereich 512c ist benachbart dem anderen
Ende der Führung 500 für einen
Kontakt mit dem am Motor E angebrachten Plungerkolben eines Spanners
T (vgl. 9) vorgesehen.
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Die
herkömmliche
bewegliche Führung 500 erfordert
einen an einer Montagefläche
eines Motors E angebrachten Spanner T als getrenntes Element. Darüber hinaus
beinhaltet der Spanner T einen komplizierten mechanischen oder hydraulischen
Plungerkolben-Betriebs-Mechanismus, der üblicherweise eine Mehrzahl
an Teilen hat und zum Gesamtgewicht des Spannmechanismuses beiträgt und einen
wesentlichen Bauraumbedarf hat. Der Kontakt zwischen der Führung 500 und
dem Plungerkolben des Spanners erzeugt außerdem Kontakt- und Schwingungsgeräusche.
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Aus
der
DE 1 724 654 U ist
eine Spannvorrichtung für
einen Kettentrieb mit Rollenketten bekannt, die ein Spannglied in
Form eines Formkörpers aus
einem elastischen, geräuschdämpfenden
Material, wie Gummi, Kunststoff, aufweist. Der Formkörper kann
durch eine Einlage, beispielsweise aus einem Gewebe, verstärkt sein.
Ein Lagerauge am Spannglied kann aus einem metallischen Werkstoff
in Form einer Büchse
bestehen und ist bevorzugt in dem Formkörper eingegossen oder einvulkanisiert.
Ein Belastungselement, vorzugsweise in Form einer Bandfeder, ist
dem rückwärtigen,
der Kette abgewandten Verlauf der Spannkette angepasst, so dass es
seine Spannkraft auf einen möglichst
großen
Teil des Spannglieds verteilt.
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Die
DE 100 14 333 A1 offenbart
einen Spannhebel für
einen Kettenantrieb, welcher eine Torsionsschraubenfeder aufweist,
welche im Bereich ihres gewundenen Abschnitts um einen hülsenartig ausgebildeten
Teil des Spannhebels, der konzentrisch zur Schwenkachse desselben
angeordnet ist, angeordnet ist. Die Enden dienen der federnden Vorspannung
des Spannhebels gegen die Kette des Kettenantriebs.
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Aus
der
DE 44 37 926 C1 ist
eine Vorrichtung zum Spannen einer Kette eines Verbrennungsmotors bekannt,
die eine vorspannende Federeinrichtung ähnlich der
DE 100 14 333 A1 aufweist.
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Die
DE 43 27 314 A1 offenbart
einen Kettenspanner, bestehend aus einem Kunststoffbacken und einer
Blattfeder. Der Backen ist geringfügig gekrümmt und besitzt auf seiner
konkaven Seite eine Tasche. An jedem Ende der Tasche befindet sich
ein Hohlraum. Die Blattfeder ist wesentlich stärker gekrümmt als der Backen und ist
rechteckig ausgebildet. Die Blattfeder ist ferner so dimensioniert,
dass jedes Ende der Blattfeder in der entsprechenden Tasche so untergebracht
werden kann, dass sie jeweils mit einem Ende in jedem Hohlraum an
dem Ende des Backens sitzt. Durch diese Ausgestaltung ist die Blattfeder ohne
Verwendung von Befestigungsmitteln mit dem Backen mechanisch verriegelt.
Die Blattfeder übt
eine Kraft auf den Backen aus und bewirkt, dass der Backen bei höheren Temperaturen
kriecht und dadurch eine Spannung auf eine Kette ausübt. Der
Backen ist hierbei mit einem Ende schwenkbar befestigt und kann
mit seinem anderen Ende an einer Fläche entlanggleiten.
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Es
ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen verbesserten Spannhebel
zur Verfügung
zu stellen.
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Diese
Aufgabe wird gelöst
durch einen Spannhebel gemäß Anspruch
1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Der
Spannhebel gemäß der Erfindung
weist einen Kunstharz-Hebelkörper
mit einem länglichen Gleitschuh
auf. Der Gleitschuh hat eine für
einen Gleitkontakt mit einem Übertragungsmittel
angeordnete Vorderseite. Ein Federaufnahmebereich ist auf der Rückseite
des Gleitschuhs vorgesehen, und erstreckt sich in Längsrichtung
des Gleitschuhs. Der Federaufnahmebereich hat einen sich auch in
Längsrichtung
des Gleitschuhs erstreckenden Schlitz mit einer Öffnung, die weg vom Gleitschuh
weist. Eine mehrschichtige Blattfeder ist in den Schlitz eingepasst.
Eine an einem Montage-Rahmen angebrachte Schwenkachse ist in einer
Montage-Öffnung
im Hebelkörper
aufgenommen, und der Hebelkörper
ist schwenkbar um die Längsachse
der Schwenkachse. Ein im Körper
angeordnetes Ende der Feder wird in einer Aufnahme oder Nut aufgenommen
und gehalten und erstreckt sich in axialer Richtung. Folglich kann
die Feder unter Spannung platziert werden durch Schwenken des Hebels
um die Längsachse der
Schwenkachse aus einer Stellung, in der die Feder entspannt ist,
so dass eine durch die Feder auf den Hebelkörper ausgeübte Reaktionskraft bewirken kann,
dass der Spannhebel eine spannende Kraft auf das in Eingriff mit
der Fläche
des Gleitschuhs stehende Energie-Übertragungsmittel ausübt.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform sind
im Federaufnahmebereich des Spannhebels eine Mehrzahl von beabstandet
voneinander in Längsrichtung
angeordnete Federentfernungsverhinderungs-Haken, im Folgenden als
Federsicherungshaken bezeichnet, vorgesehen, um die mehrschichtige
Blattfeder im Schlitz halten.
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Die
Materialien der Kunstharz-Führungskörper gemäß der Erfindung
sind nicht speziell beschränkt.
Jedoch werden, da der Hebelkörper
eine als Gleitschuh dienende Fläche
aufweist, an der ein Übertragungsmittel
wie eine Kette, ein Riemen oder dergleichen entlang gleitet, technische
Kunststoffe, die ausgezeichnete Verschleißeigenschaften und Schmiereigenschaften
aufweisen, wie Nylon 6, Nylon 66, Nylon 46, alle aromatischen Nylons
und dergleichen bevorzugt. Wenn Biegesteifigkeit, Zähigkeit
und Festigkeit erforderlich sind, so werden faserverstärkte Kunststoffe
bevorzugt.
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Die
Materialien der mehrschichtigen Blattfeder sind ebenfalls nicht
speziell beschränkt,
vorausgesetzt, dass sie Federeigenschaften aufweisen. Metalle auf
Eisenbasis oder Nichteisenmetalle, wie Aluminium, Magnesium, Titan
oder dergleichen, können
verwendet werden. Das im Körper
angeordnete Ende der mehrschichtigen Blattfeder weist vorzugsweise
die Form einer Spirale auf, aber andere Formen können auch verwendet werden,
so lange das im Körper
angeordnete Ende in eine Nut in der Schwenkachse verriegelt werden
kann.
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Der
Spannhebel unterdrückt
sowohl Schwingungen in Umlaufrichtung des Übertragungsmittels als auch
Querschwingungen, und der Kunstharz-Hebelkörper wird gleichmäßig durch
die gesamte mehrschichtige Blattfeder unterstützt, in Hinblick darauf, dass
der Kunstharz-Hebelkörper
nicht in Längsrichtung
oder in Querrichtung des Spannhebels vorgespannt ist.
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Die
Verriegelung der Feder in der Federaufnahme-Nut der Schwenkachse
ermöglicht,
dass die Feder eine Spannkraft auf den Gleitschuh ausübt, die ihn
gegen das Übertragungsmittel
schiebt. Folglich übt
der Spannhebel eine Spannung aus, die ein Lösen des Übertragungsmittels vermeidet,
und stellt dadurch eine verlässliche
Energieübertragung
sicher.
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Die
in Längsrichtung
des Spannhebels angeordenten Federsicherungshaken halten die mehrschichtige
Blattfeder. Folglich wird die Feder daran gehindert aus dem Spannhebel
zu gelangen, so dass der Spannhebel dazu in der Lage ist, Spannungen
in seiner Längsrichtung
aufzunehmen.
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Der
erfindungsgemäße Spannhebel
stellt einen sicheren Lauf einer Übertragungs-Kette mittels Ausübung einer
Spannung ohne die Verwendung eines Spanners sicher, und erreicht
auch einen ruhigen Betrieb durch die Beseitigung von Kontaktgeräuschen und
Schwingungsgeräuschen,
die durch einen Spannmechanismus mit mit Spannern mit Plungerkolben
zusammenwirkenden beweglichen Führungen
erzeugt werden. Der Spannhebel gemäß der Erfindung benötigt weniger
Teile, und ist kompakter und billiger als herkömmliche Spannmechanismen.
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Sowohl
Schwingungen in Umlaufrichtung eines Übertragungsmittels als auch
Querschwingungen werden unterdrückt
und ein stabiler Längsumlauf der
Kette ohne Querbewegungen kann ohne die Verwendung eines getrennten,
herkömmlichen
Spanners erreicht werden.
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Im
Folgenden wird die vorliegende Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels
unter Bezugnahme auf die beigefügte
Zeichnung beschrieben. Es zeigen:
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1 eine
perspektivische Explosionsdarstellung, die das Äußere eines Spannhebels gemäß der Erfindung
zeigt, mit einer mehr schichtigen Feder im Hebelkörpers angeordnet, aber mit
entfernter Schwenkachse,
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2 eine
perspektivische Explosionsdarstellung, die das Äußere eines Spannhebels gemäß der Erfindung
zeigt, wobei die mehrschichtige Feder aus dem Hebelkörper entfernt
ist,
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3 eine
perspektivische Ansicht, die darstellt, wie die Schwenkachse in
den Spannhebel eingeführt
wird,
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4 eine
perspektivische Ansicht, die darstellt, wie eine alternative Schwenkachse
in den Spannhebel eingeführt
wird,
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5 eine
schematische Ansicht der Ventilsteuerung eines Motors, welche die
Position der Schwenkachse darstellt,
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6 eine
schematische Ansicht, welche die Position des Spannhebels darstellt,
wenn er in einen Motorrahmen eingeführt wird,
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7 eine
schematische Ansicht, welche den Spannhebel unter einer Bedingung
darstellt, bei der eine Spannung auf die sich in ihm befindliche
Feder ausgeübt
wird,
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8 eine
schematische Ansicht, welche den in Kontakt mit einem Übertragungsmittel
gebrachten Spannhebel darstellt,
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9 eine
Ansicht der Ventilsteuerung eines Motors, die eine herkömmliche
bewegliche Führung zeigt,
und
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10 eine
perspektivische Explosionsdarstellung der herkömmlichen beweglichen Führung.
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Ein
in 1 dargestellter Spannhebel 100 kann Teil
eines Motors sein, zur Steuerung der Spannung in einer umlaufenden
Kette, die in Gleitkontakt an den Spannhebel 100 umläuft. Der
Spannhebel 100 weist eine längliche, zweiteilige Struktur
auf, die einen einstückig
als eine Einheit geformten Kunstharz-Hebelkörper 110 und eine
metallische mehrschichtige Blattfeder 120 umfasst, wie
in 2 dargestellt. Der Spannhebel 100 wird
zusammengebaut, indem die mehrschichtige Blattfeder 120 in
den Kunstharz-Hebelkörper 110 in
Richtung des Pfeiles in 2 eingeführt wird.
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Der
Hebelkörper 110 umfasst
einen Gleitschuh 111 mit einer Ketten-Kontaktfläche, an
der eine Kette entlang gleiten kann, und einen Federaufnahmebereich 112 auf
der Rückseite
des Gleitschuhs 111, der sich in Längsrichtung des Spannhebels 100 erstreckt.
Der Federaufnahmebereich 112 ist mit einem Schlitz 112a versehen,
dessen Öffnung
weg vom Gleitschuh 111 weist. Dieser Schlitz 112a erstreckt
sich auch in Längsrichtung
des Spannhebels 100. Der Hebelkörper 110 weist einen
Vorsprung 112c benachbart einem seiner Enden mit einer
Montage-Öffnung 112b in
dem Vorsprung 112c zur Anbringung des Spannhebels 100 an
einer an einem Gehäuse
oder Rahmen eines Motors E angebrachten Schwenkachse 130 auf.
Der Hebelkörper 110 weist
eine Mehrzahl von Federsicherungshaken 112d auf, die entlang
der Öffnung
des Schlitzes 112a in Intervallen in Längsrichtung des Spannhebels 100 angeordnet
sind. Der Gleitschuh 111 des Hebelkörpers 110 kann in
Gleitkontakt mit einer umlaufenden Kette gebracht werden, um Schwingungen
sowohl in der Umlaufrichtung der Kette als auch quer hierzu zu unterdrücken.
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Da
der Hebelkörper 110 die
Feder 120 durch die Mehrzahl von Federsicherungshaken 112d hält, kann
der Hebelkörper 110 Spannung
in der Längsrichtung
aufnehmen. Deshalb kann der zusammengebaute Spannhebel 100 angebracht
werden, ohne dass die Feder 120 aus dem Hebelkörper 110 gelangt.
Ferner kann sich, selbst wenn die Feder 120 und der Hebelkörper 110 wesentlich
unterscheidende Wärme-Ausdehnungskoeffizienten
haben, der Spannhebel 100 frei in Längsrichtung des Spannhebels 100 ausdehnen
und zusammenziehen, so dass eine Deformation und ein Brechen des
Spannhebels 100 vermieden werden.
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Wie
in 2 dargestellt, setzt sich die Feder 120 aus
einzelnen Blechen aus Federstahl zusammen, die aneinander angeordnet
sind, und die Dicke der mehrschichtigen Feder 120 ist gering.
Die Feder 120 umfasst einen spiralförmigen körpernahen Bereich 121,
der an der Schwenkachse 130 derart gesichert ist, dass
der Feder 120 eine Biegespannung auferlegt werden kann.
Durch Einpassen der mehrschichtigen Blattfeder 120 in den
durch den Federaufnahmebereich 112 auf der Rückseite
des Gleitschuhs 111 gebildeten Schlitz 112a wird
der Kunstharz-Hebelkörper 110 entlang
der Länge
des Spannhebels 100 verstärkt. Die Feder 120 unterstützt gleichmäßig den
Kunstharz-Hebelkörper 110,
ohne den Hebelkörper 110 in
Längs-
oder Querrichtung vorzuspannen. Die durch die Feder 120 aufgebrachte
Unterstützung
ist über
eine hebelkontaktierende Vorderseite der Feder, die sich über fast
die gesamte Länge
des Spannhebels 100 erstreckt, verteilt, wodurch Verschleiß auf Grund
von Spannungskonzentrationen vermieden wird.
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Die
Schwenkachse 130 weist eine Federaufnahme-Nut 131 auf,
die sich in axialer Richtung der Schwenkachse 130 erstreckt,
wie in den 3 und 4 dargestellt.
Das Ende des spiralförmigen,
im Körper
angeordneten Bereichs 121 der mehrschichtigen Blattfeder 120 ist
in der Federaufnahme-Nut 131 verriegelt. Die Schwenkachse 130 kann
am Motor E durch einen mit einem Gewinde versehenen Bereich 132a,
wie in 3 dargestellt, oder durch Einpressen eines Bereichs 132b der
Schwenkachse 130 in den Motor E, wie in 4 dargestellt,
gesichert sein.
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Eine
radial verlaufende Entfernungsverhinderungsbolzen-Einführöffnung (nicht
dargestellt), im Folgenden als Öffnung
für einen
Hebelsicherungsbolzen bezeichnet, zum Verhindern, dass der Spannhebel 100 sich
von der Schwenkachse 130 löst, kann auf der anderen Seite
der Schwenkachse 130 vorgesehen sein.
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Die
Schritte zum Anbringen des Spannhebels 100 an einem Motor
E sind in den 1, 2 und 5 bis 8 dargestellt.
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Zuerst
wird die Schwenkachse 130 am Motor E mit ihrer Federaufnahme-Nut 131 in
der in 5 dargestellten Richtung ausgerichtet befestigt.
Dann wird die Feder 120 in den Hebelkörper 110 eingeführt, wie
in 2 dargestellt, um die in 1 dargestellte
Hebelanordnung zu bilden. Mit der Feder 120 und dem Hebelkörper 110 wie
in 1 dargestellt zusammengebaut, wird die Montage-Öffnung 112 des Hebelkörpers 110 auf
die Schwenkachse 130 gepasst, wobei das Ende des spiralförmigen,
im Körper angeordneten
Bereichs 121 der Feder 120 in die Federaufnahme-Nut 131 wie
in 6 dargestellt eingeführt wird. In der in 6 dargestellten
Stellung befindet sich die Feder 120 in ihrem entspannten
(spannungsfreien) Zustand.
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Wie
in 7 dargestellt, wird der Spannhebel 100 in
die durch den Pfeil angedeutete Richtung geschwenkt, zumindest bis
zu einer Stellung jenseits der Außenseite des Kettenwegs (als Strich-Punkt-Punkt-Linien
dargestellt). Die in 7 dargestellte Schwenkbewegung übt eine
Biegespannung auf die Feder 120 aus. Die Kette C wird dann auf
die Kettenräder
S1 und S2 montiert, wie in 8 dargestellt,
und der Spannhebel 100 wird in Kontakt mit der Kette C
gebracht, wobei die Feder 120 als Ergebnis der Spannung
in der Feder 120 eine Kraft F gegen die Kette C ausübt und ihr
eine Spannung auferlegt, und so ein Lockern der Kette C verhindert.