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Die
Erfindung bezieht sich auf ein Montagewerkzeug zur Integration eines
Transmissionsriemens in einen Riementrieb. Insbesondere bezieht sich
die Erfindung auf ein Werkzeug zum Aufziehen eines als Flachkeilriemen
ausgebildeten Transmissionsriemens auf eine Riemenscheibenanordnung
einer Brennkraftmaschine mit einer auf der Kurbelwelle derselben
Brennkraftmaschine sitzenden Riemenscheibe.
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Aus
EP 0 831 247 B1 ist
ein Transmissionsriemen bekannt, der mit einer dehnbaren Polyamideinlage
versehen ist. Dieser Riemen kann in einen Riementrieb eingesetzt
werden, indem der Riemen elastisch geweitet wird. Der Riemen ist
hierbei derart konfiguriert, dass die zur hinreichenden Weitung
desselben erforderlichen Kräfte über den üblichen
Betriebskräften
liegen. Durch die Verwendung derartiger Riemen wird es möglich, bei
dem entsprechenden Riementrieb auf ein verstellbar angeordnetes, als
Spannrad wirksames Riemenrad zu verzichten. Aus
EP 0 831 247 B1 ist auch
ein Aufziehwerkzeug bekannt, durch welches der Riemen über den
Seitenrand einer Riemenscheibe in eine zugeordnete Laufspur eingelegt
werden kann.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Montagewerkzeug zur Integration
eines Transmissionsriemens in einen Riementrieb zu schaffen, das
ohne unzulässi ge
Belastung der Komponenten des Riementriebes, manuell unter vergleichsweise geringem
Kraftbedarf handhabbar ist.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch
ein Montagewerkzeug zur Integration eines Transmissionsriemens in
einen wenigstens eine erste und eine zweite Riemenscheibe umfassenden
Riementrieb, mit:
einer Riemenstützflanke zur Aufbringung einer
den Transmissionsriemen radial zur Rotationsachse der Riemenscheibe
abstützenden
Stützkraft,
und
einer Seitenführungsflanke
zum seitlichen Abdrängen
des Transmissionsriemens aus einem axial außerhalb der Riemenscheibe liegenden
Bereich in den Bereich einer durch die Riemenscheibe bereitgestellten
Riemenlaufspur, wobei sich dieses Montagewerkzeug durch eine Stütznabenstruktur
auszeichnet, zur Abstützung
der Riemenstützflanke
an einem Führungsflächenabschnitt,
der sich radial zwischen der Rotationsachse der Riemenscheibe und
der Riemenlaufspur befindet.
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Dadurch
wird es auf vorteilhafte Weise möglich,
ohne erhebliche Belastung des Außenrandbereiches der Riemenscheibe,
das Transmissionselement über
den Außenrandbereich
der Riemenscheibe zu führen
und dabei auf die Riemenscheibenanordnung aufzuspannen. In besonders
vorteilhafter Weise kann hierbei auch sichergestellt werden, dass
im Zusammenhang mit der Integration des Transmissionsriemens keine
Beeinträchtigung
des Fertigungsfinish der Riemenscheibe erfolgt. Die Erfindung eignet
sich insbesondere für
die Montage eines Flachkeilriemens, insbesondere Poly-V Riemens
bei einem spannrollenfreien Riementrieb einer Brennkraftmaschine.
In besonders vorteilhafter Weise wird es auch möglich, die zur Montage des
Transmissionsriemens erforderliche Längung desselben gering zu halten,
da dieser bereits vollständig
in sämtlich
Riemenlaufnuten der weiteren Riemenscheiben betriebsgemäß eintauchen
kann. Das erfindungsgemäße Montagewerkzeug
ermöglicht
damit auch den Einbau nur geringfügig dehnbarer Transmissionsriemen
in einen hinsichtlich der Riemenscheibenposition bereits fertig
konfigurierten Riementrieb. Der Umsetzung des erfindungsgemäßen Aufzugkonzepts
kommt in besonderem Maße
zugute, dass die vergleichsweise starke Ablenkung des Riemens zu
Beginn des Auflegevorgangs unter geringen Riemenspannkräften erfolgt,
und höhere
Riemenspannkräfte
erst in einer Phase aufteten, in welcher der Transmissionsriemen in
vermindertem Maße
an dem Montagewerkzeug umgelenkt wird.
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Vorzugsweise
ist die Riemenstützflanke
derart ausgebildet, dass diese eine konvex ausbauchende Riemenauflaufzone
und eine den Randbereich der Riemenscheibe überbrückende, über die Riemenspur führende Riemenablaufzone
aufweist, wobei sich die Riemenauflaufzone in einen axial zur Riemenspur
versetzten Bereich hinein erstreckt. Der Krümmungsverlauf der Riemenauflaufzone
ist vorzugsweise derart abgestimmt, dass das Transmissionselement
während
des Montagevorganges nicht unzulässig
stark, d.h. unter einen vorgegebenen Mindestkrümmungsradius abgebogen wird.
Vorzugsweise beträgt
dieser Mindestkrümmungsradius
wenigstens 6mm. Die Riemenauflaufzone ist vorzugsweise derart ausgebildet,
dass deren Krümmung
in Richtung zu der Riemenablaufzone allmählich abnimmt. Die Krümmungsachse
verläuft
im wesentlichen parallel zur Rotationsachse der zugeordneten Riemenscheibe.
Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der das Transmissionselement
abstützenden
Stützfläche der
Riemenstützflanke
ist dadurch gegeben, dass diese einen räumlich gewundenen Verlauf aufweist.
Dieser Verlauf kann so festgelegt sein, dass die Stützfläche im Anfangsbereich
der Auflaufzone diese um eine Achse gekrümmt ist, die im wesentlichen
parallel zur Rotationsachse der Riemenscheibe verläuft. Im
weiteren Verlauf können
die Krümmungsachsen
so angestellt ausgebildet sein, dass die Stützfläche im wesentlichen einem optimalen
Bahnverlauf des Riemenelementes zwischen der Auflaufzone und der über der
Riemenspur liegenden Ablaufzone folgt.
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Gemäß einer
besonders bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung ist die Stütznabenstruktur
derart ausgebildet, dass diese einen Einsatzbuchsenabschnitt aufweist,
der in eine Innenöffnung
der Riemenscheibe einsetzbar ist. Hierdurch wird es auf vorteilhafte
Weise möglich,
die zur radialen Abstützung
des Riemenelementes erforderlichen Kräfte über den Einsatzbuchsenabschnitt
in den Innenbereich der Riemenscheibe zu übertragen, ohne dass hierbei
der, der Riemenspur nahe Umfangsrandbereich der Riemenscheibe belastet
wird. Vorzugsweise ist der Einsatzbuchsenabschnitt auf die Geometrie einer
Serienvariante der Riemenscheibe abgestimmt.
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Der
Einsteckbuchsenabschnitt ist vorzugsweise im wesentlichen komplementär zu einem
Innenwandungsabschnitt der Innenöffnung
ausgebildet, so dass dieser hinreichend zentriert, vorzugsweise
lediglich unter Belassung des erforderlichen Bewegungsspiels in
der Innenöffnung
in der Art eines Lagerzapfens geführt ist.
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Der
Einsteckbuchsenabschnitt kann abgestuft ausgebildet sein, so dass
dieser in der Innenöffnung
eine definierte Axialposition einnimmt. Durch diese Maßnahme wird
es möglich,
im Bereich eines sich zwischen dem Einsteckbuchsenabschnitt und der
Riemenstützflanke
erstreckenden Arm-Abschnitts einen Bewegungsspalt einzuhalten, so
dass der Armabschnitt nicht auf einer Vorderfläche der Riemenscheibe aufläuft. Durch
die abgestufte Ausgestaltung des Einsteckbuchsenabschnitts wird
es auch möglich,
Kompatibilität
des Werkzeuges zu verschiedenen Varianten von Riemenscheiben zu
schaffen.
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Es
ist möglich,
den Einstreckbuchsenabschnitt so auszugestalten, dass dieser mehrere
zueinander koaxiale Einsteckbuchsen aufweist. Hierdurch wird es
möglich,
das Montagewerkzeug auch bei kurzer Einstecktiefe besonders belastbar
in radialer Richtung abzustützen.
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Gemäß einer
besonders bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung umfasst die Stütznabenstruktur
eine Lagereinrichtung, zur Lagerung des Montagewerkzeuges an der
Riemenscheibe. Die Lagereinrichtung kann durch ein Gleit- oder Wälzlager verwirklicht
sein und eine Umfangshülse
aufweisen die sich unbewegt an der Innenfläche der Riemenscheibe abstützt. Es
ist auch möglich,
die Lagereinrichtung so auszubilden, dass sich diese auf einer zentral
in der Riemenscheibe ausgebildeten Struktur, z.B. Sechskantschraube
drehbar abstützt.
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Zwischen
dem Stütznabenabschnitt
und der Riemenstützflanke
ist vorzugsweise ein sich im wesentlichen radial erstreckender Armabschnitt
vorgesehen. Dieser Armabschnitt ist vorzugsweise derart tragfähig ausgebildet,
dass dieser die Riemenstützflanke
derart biegesteif trägt,
dass diese unter der Wirkung der Riemendruckkräfte nicht, oder nicht unzulässig stark
auf den Außenumfang
der Riemenscheibe gedrängt
wird.
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An
dem Montagewerkzeug ist vorzugsweise ein Drehmomenteneinleitungsabschnitt
vorgesehen, zur Einleitung eines Drehmomentes oder einer das Montagewerkzeug
schwenkenden Kraftkomponente in das Montagewerkzeug. Der Drehmomenteneinleitungsabschnitt
kann durch eine Vierkant-Aufnahmeöffnung gebildet sein, zur Aufnahme
eines Steckschlüssels.
Die Aufnahmeöffnung
kann so angeordnet sein, dass diese sich im wesentlichen zentral
in der Stütznabenstruktur
befindet. Alternativ hierzu, oder vorzugsweise in Kombination hiermit
ist es auch möglich
eine ggf. zusätzliche
Aufnahmeöffnung
im Bereich Riemenstützflanke
anzuordnen. Durch die Bereitstellung mehrerer Aufnahmeöffnung wird
es möglich,
den entsprechenden Steckschlüssel
oder Schwenkgriff in Abhängigkeit
von der jeweiligen Bauteilszugänglichkeit
an der jeweils am besten zugänglichen
Stelle des Montagewerkzeuges anzukoppeln. Es ist auch möglich, das
Montagewerkzeug direkt mit einer Handgriffeinrichtung zum Schwenken
des Werkzeuges zu versehen, oder zur Ankoppelung der Handgriffeinrichtung
anderweitige Koppelungs- insbesondere Steckverbindungsstrukturen
vorzusehen.
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Eine
besonders hohe Leichtgängigkeit
des erfindungsgemäßen Montagewerkzeuges
kann dadurch erreicht werden, dass im Bereich des Stützflankenabschnitts
eine Riemenkontaktfläche
durch einen reibungsmindernden Werkstoff z.B. PTFE gebildet ist.
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Das
Werkzeug kann als Integralteil aus einem hinreichend belastbaren
Kunststoffmaterial, insbesondere PTFE oder Polyamid gebildet sein.
Alternativ hierzu ist es auch möglich,
das Montagewerkzeug aus einem Metallmaterial, insbesondere Stahl oder
Aluminium zu fertigen.
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Die
Stütznabenstruktur
kann auch so ausgebildet sein, dass diese sich nur lokal, z.B. durch
Zwei- oder Dreipunktkontaktabschnitte an Innenflankenbereichen der
Riemenscheibe abstützt.
Die Scheiben-Kontaktbereiche der Stütznabenstruktur sowie auch
die zur Führung
der Stütznabenstruktur
herangezogenen Innebereiche der Riemenscheibe können so gestaltet sein, dass
hierdurch auch eine Führung in
Axial-Richtung erreicht wird. Im Bereich dieser Mehrpunkt-Abstützstellen
können
auch Rollführungselemente
vorgesehen sein. Die Position dieser Mehrpunktabstützstellen
ist vorzugsweise so festgelegt, dass das Montagewerkzeug unter der Wirkung der
Riemenkräfte,
der manuell aufgebrachten Schwenkkräfte sowie der über die
Riemenscheibe in die Auflagestellen eingeleiteten Kräfte zuverlässig geschwenkt
werden kann.
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Weitere
vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Weitere
vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung, in Verbindung mit der Zeichnung. Es zeigt:
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1: eine perspektivische
Ansicht eines ersten Ausführungsbeispiels
des erfindungsgemäßen Montagewerkzeuges
mit einer als Einsteckbuchse ausgebildeten Stütznabenstruktur;
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2: eine perspektivische
Ansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels
des erfindungsgemäßen Montagewerkzeuges
mit einer als Doppel-Einsteckbuchse ausgebildeten Stütznabenstruktur;
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3: eine perspektivische
Ansicht eines dritten Ausführungsbeispiels
des erfindungsgemäßen Montagewerkzeuges
mit einer, mit einer Lagereinrichtung versehenen Stütznabenstruktur;
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4: eine perspektivische
Ansicht eines Riementriebs zur Erläuterung eines Riemenmontagevorganges
unter Verwendung des erfindungsgemäßen Montagewerkzeuges.
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1 zeigt eine erste Ausführungsform
eines Montagewerkzeugs für
den Einbau eines Transmissionsriemens in einen wenigstens eine erste
und eine zweite Riemenscheibe umfassenden Riementrieb.
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Das
Montagewerkzeug umfasst eine Riemenstützflanke 1 zur Aufbringung
einer den Transmissionsriemen radial zur Riemenscheibe abstützenden
Stützkraft,
und eine Seitenführungsflanke 2 zur seitlichen
Abdrängung
des Transmissionsriemens aus einem außerhalb der Riemenscheibe liegenden Bereich
A in den Bereich B einer durch die Riemenscheibe bereitgestellten
Riemenlaufspur. Das Montagewerkzeug zeichnet sich aus durch eine
Stütznabenstruktur 3,
zur Abstützung
der Riemenstützflanke 1 an
einem seitens des Innenwandungs- oder Nabenbereiches einer Riemenscheibennabe
bereitgestellten Führungsflächenabschnitts,
der sich radial zwischen der Rotationsachse der Riemenscheibe und
der Riemenlaufspur derselben befindet.
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Die
Riemenstützflanke 1 weist
eine konvex ausbauchende Riemenauflaufzone 1a und eine über die
Riemenspur führende
Riemenablaufzone 1b auf, wobei sich die Riemenauflaufzone 1a in
einen axial zur Riemenspur versetzten Bereich (Bereich A) hinein
erstreckt.
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Die
Stütznabenstruktur 3 weist
einen Einsatzbuchsenabschnitt 3a auf, der in eine Innenöffnung der
Riemenscheibe einsetzbar ist. Der Einsteckbuchsenabschnitt 3a ist
derart gestaltet, dass dieser zumindest abschnittsweise eine im
wesentlichen komplementär
zu einem Innenwandungsabschnitt der Innenöffnung der Riemenscheibe ausgebildete
Wandung trägt. Über diese
Wandung stützt sich
das Montagewerkzeug in der Riemenscheibe ab. Zwischen dem Stütznabenabschnitt 3 und
der Riemenstützflanke 1 ist
ein sich im wesentlichen radial erstreckender Armabschnitt 4 vorgesehen.
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An
dem Montagewerkzeug sind zwei, in dieser Ansicht nicht näher erkennbare
Drehmomenteneinleitungsabschnitte 5a, 5b vorgesehen,
zur Einleitung eines Drehmomentes in das Montagewerkzeug. Diese
Drehmomenteneinleitungsabschnitte 5a, 5b weisen
eine Aufnahmeöffnung
zur Aufnahme eines Steck- oder Vierkantschlüssels auf. Die Aufnahmeöffnung 5b befindet
sich im wesentlichen zentral in der Stütznabenstruktur 3.
Die Aufnahmeöffnung 5a befindet
sich im Bereich Riemenstützflanke 5b.
Es ist auch möglich,
insbesondere im Bereich der Stütznabenstruktur 3 eine
Sechskantstruktur in der Art eines Schraubenkopfes auszubilden.
Hierdurch wird es möglich,
das Montagewerkzeug durch übliche Schlüs sel, Steckschlüssel oder
anderweitige Schraubwerkzeuge zu schwenken. Alternativ zu der Ausbildung
derartiger Schlüsselaufnahmen,
oder auch in Kombination mit dieser Maßnahme, ist es auch möglich, das
Montagewerkzeug mit einer Handgriffeinrichtung zu versehen, die
einen hinreichenden Hebel bereitstellt, um das Montagewerkzeug manuell zu
schwenken.
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Im
Bereich des Stützflankenabschnitts 1 ist es
möglich,
die mit dem Riemen in Kontakt tretende Riemenkontaktfläche aus
einem reibungsmindernden Werkstoff zu bilden. Es ist auch möglich, das Werkzeug
aus einem Kunststoffmaterial, insbesondere PTFE oder Polyamid zu
fertigen, wobei in diesem Falle ein hinreichend leichter Ablauf
des Riemens über
den Stützflankenabschnitt 1 durch
die Materialeigenschaften des Montagewerkzeuges verursacht ist.
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2 zeigt eine weitere Variante
des Montagewerkzeuges. Dieses Montagewerkzeug unterscheidet sich
durch die Ausgestaltung der Stütznabenstruktur 3 von
dem Ausführungsbeispiel
nach 1. Die Stütznabenstruktur 3 weist
einen Einsteckbuchsenabschnitt 3a auf, der abgestuft ausgebildet
ist und hierbei einen Ringabschnitt 3a' bildet. Der Einsteckbuchsenabschnitt 3a umfasst
eine Ringschulter 3b, durch welche die Axialposition des
Montagewerkzeuges in der Riemenscheibe festgelegt ist.
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Die
Stütznabenstruktur 3,
weist einen weiteren Einsteckbuchsenabschnitt 3c auf, der
koaxial zum äußeren Einsteckbuchsenabschnitt 3a angeordnet
ist. Dieser Einsteckbuchsenabschnitt 3a kann ebenfalls
eine der radialen Abstützung
des Montagewerkzeuges dienende Lagerfläche bilden.
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Wie
aus dieser Ansicht hervorgeht, ist die Riemenstützflanke 1 im Bereich der Riemenauflaufzone 1a derart
ausgebildet, dass ein Auflaufnasenbereich 1a' derselben in radialer Richtung
zu der Stütznabenstruktur 3 unter
das Umfangsniveau der Riemenscheibe abtaucht und auch in diesem
Bereich den Riemen beim Aufziehen desselben führt.
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3 zeigt eine Variante des
Montagewerkzeuges, bei welcher die Stütznabenstruktur 3 eine Lagereinrichtung
umfasst, zur drehbaren Lagerung des Montage werkzeuges an der Riemenscheibe.
Die Lagereinrichtung kann als Buchse mit einem drehbar darauf angeordnetem
Lagering 3e, oder auch im Zusammenspiel mit einem zentralen
Drehlager 3f verwirklicht sein. Die Abstützung des
Montagewerkzeuges innerhalb der Riemenscheibe, bzw. innerhalb des
von der Riemenlaufspur umsäumten
Scheibeninnenbereichs, führt
unter Verwendung einer Lagereinrichtung zu einer besonders vorteilhaften
Verminderung der zum Schwenken des Montagewerkzeuges erforderlichen
Betätigungskräfte.
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In 4 ist skizzenhaft ein Zweischeiben-Riementrieb
mit einem Vielrippen-Flachkeilriemen
in einem Zustand mit teilaufgelegtem Riemen 12 dargestellt.
Die Montage des Riemens 12 kann wie nachfolgend angegeben
durchgeführt
werden: Zunächst
wir der Riemen 12 auf ein erstes Riemenrad 10 des
Riementriebs aufgelegt. Im vorliegenden Beispiel handelt es sich
hierbei um das Antriebsrad eines Nebenaggregats, insbesondere eines
Klimakompressors.
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Nachfolgend
wird der Riemen durch einen Hilfsadapter 11 fixiert. Der
Hilfsadapter kann wie in der Detailskizze Z1 angedeutet als Zapfen
ausgebildet sein, der in einen zwischen der Riemenscheibe und dem
Riemen gebildeten Zu- oder Ablaufspaltbereich einsetzbar ist, und
den Riemen vorläufig
auf der angrenzenden Riemenscheibe 10 sichert.
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Nach
Auflage des Riemens auf die erste Riemenscheibe 10, wird
das erfindungsgemäße Montagewerkzeug 14 in
den Nabenbereich einer zweiten Riemenscheibe 15 des Riementriebs
eingesetzt.
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Anschließend wird
der Riemen 12 im wesentlichen lose auf die Riemenstützflanke 1 des
Montagewerkzeuges 14 aufgelegt und zwar derart, dass zunächst ein
Teil des Riemens 12 sich im wesentlichen schlaft entlang
der Vorderseite der Riemenscheibe 15 zu dem Hilfsadapter 11 erstreckt.
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Dieser
zunächst
schlaffe Teil des Riemens 12 kann in die Riemenspur 15a der
Riemenscheibe 15 eingelegt werden, indem das Montagewerkzeug 14 wie
durch das Pfeilsymbol P1 angedeutet um einen Winkel von ca. 180° geschwenkt
wird.
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Das
Schwenken des Montagewerkzeugs kann erfolgen indem dieses gemeinsam
mit der Riemenscheibe 15 oder relativ zu dieser in Richtung
des Pfeilsymbols P1 geschwenkt wird.
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Bei
Drehung des Montagewerkzeuges 14 gemeinsam mit der zweiten Riemenscheibe 15 erfolgt
ein Nachlauf des Riemens 12 durch Drehung der ersten Riemenscheibe 10.
Diese Montagevariante ist auch bei hoher Riemenspannung riemenschonend.
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Alternativ
hierzu ist es auch möglich,
das Montagewerkzeug relativ zur zweiten Riemenscheibe 15 zu
schwenken, so dass die Riemenstützflanke 1 unter
dem Riemen 12 hindurchgleitet, den sich zunehmend straffenden
Riemen 12 über
den Umfangsrand der Riemenscheibe 15 hebt und unter Wirkung der
Seitenführungsflanke 2 in
den Bereich der Riemenspur 15a abdrängt.
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Das
Auflegen des Riemens durch das erfindungsgemäße Montagewerkzeug 14 erfolgt
ohne besondere Belastung des der Riemenspur 15a benachbarten
Bereiches der Riemenscheibe 15, da die radiale Abstützung des
Riemens 12 über
die Stütznabenstruktur 3 innerhalb
der Riemenscheibe 15 erfolgt.
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Das
zum Schwenken des Montagewerkzeuges 14 erforderliche Drehmoment
kann durch einen Vierkantschlüssel über die
Drehmomenteneinleitungsabschnitte 5a, 5b auf das
Montagewerkzeug 14 aufgebracht werden Das erfindungsgemäße Montage
Werkzeug eignet sich insbesondere für Riementriebe ohne Spannrolle.
Es kann jedoch auch zur Montage eines Riemens in Riementriebe mit
einer Spannrolle verwendet werden und ermöglicht es dabei, die Spannrolle
vorab in einer definierten Position in einem der Riemenmontage vorangehenden
Montageschritt vorab zu fixieren. Obgleich das vorangehend beschriebene
Montagewerkzeug als zur manuellen Handhabung geeignet ausgebildet
ist, ist die Erfindung nicht auf derartige Anwendungsformen beschränkt. Beispielsweise
ist es auch möglich,
das erfindungsgemäße Montagewerkzeug über ein
automatisches Handhabungssystem, insbesondere einen Roboterarm zur
Montage eines Trans missionsriemens einzusetzen. Es ist auch möglich, bei
der Montage des Transmissionsriemens das an oder in der Riemenscheibe
abgestützte
Montagewerkzeug gemeinsam mit der Riemenscheibe zu schwenken. Das erfindungsgemäße Montagewerkzeug
kann zur Montage eines Transmissionsriemenelementes an einer Brennkraftmaschine
auch so ausgebildet sein, dass dieses in den Innen- oder Nabenbereich
eines Lichtmaschinen-, Kompressor- oder Wasserpumpenantriebsrads
einsetzbar ist. Die Riemenstützflanke
kann so ausgebildet sein, dass der Transmissionsriemen bei der Montage
desselben auf dieser Riemenstützflanke
gleitet, so dass im Grunde keine Drehung Räder des Riementriebs erforderlich
ist. Das erfindungsgemäße Montagewerkzeug
eignet sich durchaus auch zur Montage verzahnter Riemen.