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VOrrichtung zur Messung der Spannung eines Antriebsriemens Die Erfindung
betrifft eine vorrichtung zur Messung der Sparinung eines Antriebariemens, insbesondere
von Antriebs riemen bei Kraftfahrzeugen.
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Antriebsriemen übertragen üblicherweise eine Drehbewegung von einer
Riemenscheibe auf eine andere. Um eine leistungsfdhige Anwendung zu erreichen, muß
der Riemen unter richtiger Spannung stehen, d.h., die Spannung muß derart sein,
daß die Kraft zwischen den beiden Scheiben ohne Schlupf zwischen Riemen und Scheiben
Ubertragen wird. Ist ein Riemen zu locker, so nimmt die Leistungsfähigkeit des Antriebs
ab, dagegen steigt der Abrieb am Riemen und den Scheiben an. Sitzt der Riemen zu
fest oder zu stramm. so tritt an den Lagern der Soheibenwellen eine unzulässige
Belastung auf, und die Spannung am Riemen vermindert wesentlich dessen Lebensdauer.
Ein annehmbarer vorgang zur Bestimmung der Riemenapannung besteht darin eins meßbare
Statt auf den Riemen sekrecht zu dessen Oberfläche @@@@@@@@@@@@er Mitte
der
Spannweite zwischen den beiden Scheiben aufzubringen. Diese Kraft drückt den Riemen
um einen Betrag absrrts, der gemessen werden kann. Zur Bestimmung der Spannung werden
zwei Itnterschiedliche sinheiten-Systeme verwendet. Bei dem einen System, dem englischen
System der Liessung, ist die Durchbiegung oder Senkung 0,04 cm pro 2,5 cm 8pannweite,
und bei dem anderen System, dem metrischen System, ist die Durchbiegung 1 .m rro
100 mm Spannweite. Die zur Durchbiegung um diese Maße notwendige Kraft ist eine
Funktion der Riemenspannung. Das Verhältnis Kraft K zur Spannung S oder K/S für
das richtige Krafteck ist 1/16 für das englische und 1/25 für das metrische System.
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Riemen, die in der Kraftfahrttechnik zur Anwendung kommen, sind im
allgemeinen schmal und haben üblicherweise V-förmigen Querschnitt (Keilriemen).
In den meisten Fällen, in denen die Riemenspannung geprüft wird, ist Jedoch die
Spannweite, an der die Prüfung durchgeftüirt werden soll, achwierig zugänglich und
der Bereich liegt häufig im Dunklen. In sehr vielen Fällen werden die Keilriemen
vom Personal in Service-Stationen unter schlechten Lichtverhältnissen geprüft. Da
der Betrieb einer Kraftfahrzeugmaschine meist nicht so peinlich genau sein muß,
daß eine absolute Fehlerfreiheit in der Riemenspannung erforderlich ist, ißt es
im allgemeinen auareichend, wenn die Keilriemenspannung annähernd korrekt ist. Deshalb
werden unter den Bedingungen an Service-Stationen eine Reihe von Faktoren, die fllr
die genaue Bestimmung der Riemenspannung notwendig sind, im wesentlichen nicht beachtet,
beispielsweise die Spannweite, der Blementyp usw.
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Wenn man erreicht, daß Keilriemen mit einer ganz bestimmten Spannung
zwischen oder unter mehreren möglichen Spannungen arbeiten, so kann für alle geprüften
Keilriemen eine optimale Lebensdauer erhalten werden.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Bestimmung der
Riemenspannung, insbesondere von Keilriemen von Eraftfahrzeugen, zu schaffen, die
einfach am Finger des Gebrauchers oder an einem. normalerweise vorhandenen Werkzeug
befestigt werden kann, die erlaubt, die Riemenspannung allein durch Abfühlen zu
messen, die klein ist und mit der doch mit ausreichend genauer Annäherung die Riemenspannung
bestimmt werden kann, wodurch die Lebensdauer aller Ublichen Kraftfahrzeugriemen
optimal verbessert wird.
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Zur Lösung dieser Aufgabe wird rsrfindungegemäß eine Vorrichtung zur
Messung der Spannung eines Antriebsriemen vorgeschlagen, die gekennzeichnet ist
durch einen länglichen Körper mit einem ersten Riemenberilhrungspunkt nahe seinem
einen Ende und mit einem zweiten Riemenbertihrungspunkt etwa in seiner Mitte, durch
einen ersten, nahe dem eraten Riemenbertilirungspunkt schwenkbar befestigten Hebel
mit einer etwa in der Mitte des länglichen Körpers liegenden Druckfläche, durch
eine zwischen die Druckfläche und den Körper geschaltete Druckanzeigevorrichtung,
die wenigstens einen auf die Druckfläche ausgeübten Druckwert anzeigt, wobei der
aufgebrachte Druck zugleich einen Riemen, auf dem die Vorrichtung ruht, niederdrückt,
durch einen zweiten, relativ zum Körper
schwenkbaren und an diesem
befestigten Hebel mit einem dritten, bewegbaren Riemenbe rührungspunkt auf seiner
Länge und durch mit dem Körper und dem zweiten Hebel zusammenwirkende Skalen zur
kessung-des des Riemeneindrückwinkels und Anzeige der Riemensparinung.
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Die gestellte Aufgabe wird damit in einfachster Weise diöst, wie aus
der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen des Erfindungsgegenstandes
ersichtlich wird, der darüber hinaus weitere erfindungswesentliche Vorteile und
Merkmale zu entnehmen sind.
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Fig. 1 ist ein Längsschnitt durch eine erste Ausführungsform einer
erfindungsgemäßen Vorrichtung.
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Fig. 2 zeigt einen Schnitt nach der Linie 2 - 2 in der Fig. 1.
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Fig. 3 zeigt einen Schnitt nach der Linie 3 - 3 in der Fig. 1.
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Fig. 4 ist eine I)rauf sicht auf die Vorrichtung der Fig. 1.
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Fig. 5 zeigt in einer perspektivischen Ansicht die Anwendung der erfindungsgemäßen
Vorrichtung zur Prüfung der Riemenspannung.
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Fig. 6 ist ein Längsschnitt durch eine zweite Ausführungsform einer
erfindungSgemäßen Vorrichtung.
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Fig. 7 ist eine vergrößerte Einzeldarstellung des Fingerdruckbereichs
der Vorrichtung.
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Fig. 8 zeigt eine Draufsicht auf eine abgewandelte Halterung für die
Prüfvorrichtung.
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Fig. 9 ist ein Querschnitt durch eine federbelastete Anordnung für
die erfindungsgemäße Vorrichtung.
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Fig. 10 zeigt in einer perspektivischen Darstellung die Anwendung
der Vorrichtung nach Fig. 6 zum Prüfen der Riemenspannung.
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Bei der usführungsform nach der Fig. 1 bis 5 bildet ein hohler Körper
10 einen ersten Riemenberührungspunkt 12 an einem Ende, während ein zweiter Riemenberahrunggpunkt
14 im allgemeinen in der Mitte des Körpers 10 vorgesehen ist. Im Körper 10 ist ein
erster Hebel 16 schwenkbar um den Schwenkzapfen 18, der nahe dem ersten Riemenberührungspunkt
12 liegt, befestigt und bildet eine mittig zum Körper 10 gelegene iruckfläche 20
für einen Finger des Gebrauchera. Ein Gummiband oder 0-Ring 24 ist über die Druokfläche
20 und um einen Vorsprung 25 am Hebel 16 geschlungen, so daß für den Fingerbereich
28 an der Druckfläehe 20 eine Halterung gebildet wird. Der Hebel 16 ist mit einer
Berührungefläche 30 versehen, die so angeordnet ist, daß sie gegen den oberen Teil
des Körpers 10 anliegt, um die AuBwArtsbewegung des Hebels 16 um den Schwenkzapfen
18 zu begrenzen.
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Eine einzelne, besondere Belleville-Peder (Tellerfeder) 32 ist in
einer Vertiefung 33 im Hebel 16 gelagert und eine einzelne, besondere Belleville-Feder
34 liegt in einer Vertiefung 36 im Körper 10 oberhalb des zweiten Riemenberührungspunktes
14. Doppelte Belleville-Federn können ebenfalls zur Anwendung kommen.
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Die Krümmung der Federn ist umgekehrt, so daß ein Abwärtsdruck an
der konvexen Seite jeder Feder ausgeübt wird. Zwischen den beiden Federn oder Federsatzen
ist eine Kugellagerung 57 angeordnet, die in der Mittenöffnung der Federn ruht.
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Nach unten erstreckt sich vom Körper 10 ein Vorsprung 40, der einen
Anschlag gegen eine Seite des Riemens bildet. Auf diese Weise ist eine genaue Lage
der PrWivorrichtung auf einem Riemen
zu erhalten.
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Ein zweiter Hebel 42 ist gegenüber dem ersten--HebiL 16 im; Körper-10
um den Schw.enkzapfen 44 schwenkbar gelagert. Der Hebel 42 bildet an seinem äußersten
Ende einen dritten Riemenberührungspunkt 46. An diesem Ende hat der Hebel 42 ein
erweitertes Endstück 47, das in einen Hohlraum 48 im Körper 10 paßt. Hierdurch wird
eine Aufwärtsbewegung des Hebels 42 über den Hohlraum 48 hinaus verhindert. Eine
Abwärtsbewegllng des Hebels 42 aus dem Schlitz im Körper 10 heraus wird durch die
obere Ecke 49 des Hebels verhindert, die das äußere Ende des Körpers 10, wie Yig.
1 zeigt, berühren kann. Ein Reibungssitz des Hebels 42 in dem Schlitz erlaubt eine
recht leichte Bewegung unter Druck, hält den Hebel aber bei fehlendem Druck auf
seinem Platz.
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Bin am Ende des Körpers 10 befestigter Taschenklip 50 bildet eine
Befestigung für die Vorrichtung in der Tasche des Gebrauchers. Durch die geringe
GröBe der Prüfvorrichtung kann diese bequem in einer Hemdentasche od. dgl. getragen
werden.
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An den abfallenden Abschnitten 55 und 56 des Körpers 10 sind entlang
Jeder Seite des Hebels 42 Skalen angebracht, die den ersten und zweiten Werten über
den auf einen Riemen ausgeübten Kraftbedarf entsprechen. Auf der Seite 55, die als
Skala Nr. 1 bezeichnet ist, ist die Riemenspannung von 40 - 160 lbs angegeben, auf
der Seite 56, ate als Skala Kr. 2 bezeichnet ist, gehen die Angeben von 10 - 60
lbs. Die Skalenabstände im Beispiel gelten für das vorher erwähnte englische System,
bei dem
in lbs gemessen wird. Pür das metrische System werden die
Skalen entsprechend wngestellt und die Spannung wird in kg. gemessen. In ;jedem
Fall werden die Skalen so angelegt, daß sie mit dem Riemensenkungswinkel des Systems
übereinstimmen, der durch den Winkel angezeigt ist, bei welchem der zweite Hebel
42 bei Niederdrücken der Druckfläche 20 in den ersten oder zweiten Druckbereich
bewegt wird. Wenn es notwendig ist, so kann der Bereich der Skalen für unterschiedliche
Anwendungen geändert werden. Für kraftfahrttechnische Arbeit ist es allgemein auch
ausreichend, nur eine Skala von 0 - 160 lbs (O - 72,5 kg) zu verwenden.
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Im Gebrauch kann ein Finger 60 des Gebrauchers unter das Gummiband
24 gebracht werden, so daß die Vorrichtung am Finger quer zu dessen Erstreckung
befestigt ist. Dann wird die Vorrichtung auf den Riemen 62 gelegt, wobei der führende
Vorsprung 40 gegen eine Seite des Riemens 62 anliegt. Bevor die Vorrichtung auf
den Riemen gelegt wird, wird der Hebel 42 völlig nach unten in den Körper 10 geschoben,
so daß der Hebel 42 sich unter den unteren Teil des Körpers erstreckt. Wenn die
Vorrichtung dann auf dem Riemen 62 liegt, so drückt der Gebraucher mit seinem Finger
die Druckfläche 20 nieder, wodurch die gegen die Kugellagerung 37 anliegende Belleville-Feder
32 zur Umkehrung ihrer Dellerform gezwungen wird. Bei einem vorbestimmten Druck
von etwa 2,75 lbs (1,25 kg) wird die Tellerform oder die Krümmung der Belleville-Feder
plötzlich umgekehrt, wobei ein Klicken erzeugt wird, das vom Gebraucher zu hören
ist und auch erfühlt wird. Bei
diesem speziellen Druck wurde eine
gewisse Riemensenkung hervorgerufen, und der Hebel 42 wird um einen gewissen Weg,
der durch den doppelten Winkel der Riemensenkung vom mittleren Riemenberührungspunkt
14 bestimmt ist, in den Körper 10 zurückgebracht, d.h., der Riemen drückt den Hebel
42 aufwärts.
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Dann wird die Sehnittlinie des Hebels 42 mit den Skalen abgelesen,
um die Riemenspannung zu bestimmen. Ist der Riemen unter einer größeren Spannung,
als der maximale Wert auf der Skala Nr. 2 angibt, wird der Hebel 42 wieder nach
unten geschoben und die Prüfvorrichtung erneut auf den Riemen gelegt. Es wird ein
Druck aufgebracht, bis die zweite oder stärkere, besondere Belleville-Feder 34 ein
Klicken erzeugt (wenn etwa der doppelte Druck aufgebracht wird, in diesem Fall etwa
6 lbs oder etwa 2,7 kg), nachdem sich die erste Feder umgekehrt hat. Wenn dieser
Bereich von 6 lbs oder 2,7 kg an Druck an der Druckfläche 20 erreicht ist, so kehrt
die Belleville-Feder 34 mit einem Schnappen um, und das Geräusch sowie das Schnappen
können gehört bzw. vom Gebraucher erfühlt werden. Damit wurde der Riemen 62 selbstverständlich
weiter durchgedrückt, wodurch der Hebel 42 noch weiter in den Körper 10 gebracht
wurde. Die Riemenspannung kann auf der Skala Nro 1 an der Stelle, an welcher der
Hebel sich mit der Skala schneidet, abgelesen werden. Die Oberseite des Hebels 42
liegt unter einem Winkel, der eine Funktion des Winkels der Senkung des Riemens
ist0 Wenn auf die Fläche 20 ein Druck ausgeübt wird, so ist ein Niederdrücken der
Druckfläche um etwa 0,5 cm gegen die Eugellagerung hin notwendig, um die Belleville-Feder
zum Umkehren und
Schnappen zu bringen. Ein zusätzliches Niederdrücken
um 0,5 cm läßt die doppelte Belleville-Feder umkehren und schnappen. Der Sindrück-
oder Senkungswinkel des Riemens unter der vorbestimmten Kraft ist eine Funktion
der Riemenspannung. Bei einem lockeren Riemen entsteht ein größerer Senkungswinkel,
so daß der Hebel 42 weiter oder höher in den Körper 10 hineingeht. Das erweiterte
Endstück 47 am Hebel 42 bildet ein Mittel, um sowohl mit sehr scknalen wie auch
breiteren äls den üblichen Riemen zur Anlage zu kommen, wenn der Führungsvorsprung
40 gegen den Riemen gelegt wird.
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Bei der Ausführungsform nach den Fig. 6 bis 10 sind an einem hohlen
Körper 10a ein erster Riemenberührungspunkt 12a an einem Ende der Körperunterseite
und ein zweiter Riemenberührungspunkt 14a im allgemeinen in der Mitte des Körpers
an dessen Unterseite vorgesehen. Im Körper 10a ist ein erster, dem Hebel 16 von
Fig. 1 gleichartiger Hebel 16a angeordnet, der durch einen Schwenkzapfen 1 8a an
einer dem Riemenberührungspunkt 1 2a nahegelegenen Stelle am Körper 10a schwenkbar
befestigt ist und sich nach der Mitte des Körpers 10a hin erstreckt, um dort eine
Druckfläche 20a zu bilden. Ein elastisches Teil 80, das noch näher beschrieben werden
wird, ist über die Druckfläche 20a, um einen Vorsprung 63 und über den Vorsprung
25a am Hebel 16 geschlungen. Dieses Teil bildet für den Bereich 28a an der Druckfläche
20a eine Halterung zur Handhabung. Der Hebel 16a ist mit einer Berührungsfläche
30a versehen, die so angeordnet ist, daß sie gegen das Oberteil des Körpers 10a
stößt, um die Aufwärtsbewegung
des Hebels 16a um den Schwenkzapfen
18a zu begrenzen.
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In einer im Hebel 16a ausgebildeten Vertiefung 72 ist eine Scheibe
73 angeordnet, die vorzugsweise eine feste, nicht verfornbare, plattierte Stahlscheibe
ist0 Diese Scheibe liegt gegen eine Kugellagerung 37a an, welche in der mittigen
Öffnung einer einzelnen, besonderen Belleville-Feder 74 gehalten ist, die ihrerseits
in einem Sitz 75 im Körper 10a angeordnet ist. Die Feder 74 ist so angeordnet, daß
im drucklosen Zustand die Kugellagerung 37a auf der konvexen Seite der Feder ruht.
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Unten am Körper 10a können Vorsprünge 40a (Fig. 10) vorgesehen sein,
die einen Anschlag zur Führung und genauen Lage der Vorrichtung an einer Seite des
Riemens bzw. auf diesem bilden, Ein zweiter Hebel 76 (Fig. 6) ist um einen Zapfen
77 schwenkbar am anderen, der Lagerung des Hebels 16a gegenüberliegenden Ende des
Körpers 10a befestigt. Der Hebel 76 hat eine abgewinkelte oder bumerangähnliche
Form und bildet einen dritten RiemenberLhrungspunkt 78. Der Hebel 76 wird durch
Reibung im Schlitz 79 des Körpers QOa gehalten, so daß er ziemlich frei durch Druck
bewegbar ist, Jedoch bei Fehlen eines Drucke an seinem Platz gehalten wird Am äußeren
Ende des Körpers 10a kann, im allgemeinen in der Nähe des Hebels 1 6a ein aschenklip
50 befestigt sein, der eine Tragvorrichtung zur Sefestigung an einer Hemdtasche
oder dergl.
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d.es Gebrauchers bildet, Sine vorragende Fläche 83 kann am Körper
ifja ausgebildet sein auf der die Kugel 50a des Taschenklip 50 aufliegt.
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In Fig. 7 ist die Druckfläche 20a im einzelnen gezeigt. Sie hat ein
Paar von erhabenen Punkten 64a und 64b, von denen Je einer an Jeder Seite der Druckfläche
20a liegt, und die dazu dienen, die richtige Lage des Fingers des Gebrauchers auf
der Druckfläche 20a sicherzustellen. Von der Druckfläche 20a ragt ein Vorsprung
63 heraus, der sich in einer im Körper 10a vorgesehenen Oeffnung 70 bewegt. Nahe
der Stelle, an der der Hebel 16a in die Druckfläche 20a übergeht, ist ein Schlitz
70 in der Druckfläche 20a ausgebildet.
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Ein elastisches Teil 80 (Fig. 8) besteht aus Gummi oder anderem elastischen
Werkstoff. Das Teil 80 ist länglich und hat Öffnungen 84 und 85, die nahe seinen
beiden gegenüberliegenden Enden ausgebildet sind. Diese Öffnungen 84, 85 dienen
dazu, wie in Fig. 6 gezeigt ist, über die Vorsprünge 63 und 25a zu greifen. Ein
Bereich 80a von größerer Breite ist an dem elastischen Teil 80 nahe der Öffnung
84 ausgebildet. In diesem Bereich 80a sind parallele Schlitze 86, 87 an gegenüberliegenden
Seiten des Teils 80 vorgesehen. Die Schlitze 86, 87 werden durch einen Querschlitz
88 verbunden, wodurch Lappen 89, 90 gebildet werden.
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Ein im allgemeinen mit den Skalen Nr. 1 und Nr. 2 der Fig. 4 übereinstimmendes
Skalenpaar mit gleicher Punktion wie diese ist entlang der Kanten 81, 82 (Fig. 10)
des Körpers iOa angebracht.
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Da der Hebel 76 winkelförmig ist, wird der Weg, den der obere Teil
des Hebels 76 entlang dem Schlitz 79 bei seiner Bewegung zurücklegt, multipliziert
im Vergleich mit dem Weg des Hebels 42 bei dem Ausführungsbeispiel nach den Fig.
1 - 5. Damit stellt
der Hebel 76 einen Anzeiger mit erhöhter Genauigkeit
und besserer Ablusbarkeit dar@ Der Gebrauch der Vorrichtung nach den Fig. 6 bis
10 ist im wesentlichen derselbe, wie für die Vorrichtung nach den Fig.
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1 bis 4 besehrieben wurde. Um einen Druck von der Vorrichtung auf
eine Riemen aus@@üben, wird ein Finger des Gebracichers in den Bereich 28a oberhalb
der Druckfläche 20a eingeführt.
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Zusätzlich können die Lappen 89, 90 zwisohen dem Zeigefinger und dem
Daumen eingeklemmt werden oder es kann ein Finger oder der Griff eines Werkzeugs,
wie z. B. der Schraubenziehergriff 91 (Fig. 10), in den Schlitz 88 eingesetzt we-rden.
Auf diese Weise wird die Vorrichtung am Ende eines Fingers oder Werkzeugs gehalten,
um zu ungünstig zugänglichen Stellen gelangen zu können. Da bei dieser Ausführungsform
eine einzelne Belleville-Feder zur Anwendung kommt, ist auch nur eine Klicken zu
horen bzw. zu erfühlen.
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Unter bestimmten Umständen tritt eine blockierte Lage ein, wobei die
Riemenscheiben stehenbleiben und gegen eine Drehung bei Fehlen einer Antriebskraft
an der Antriebsscheibe festgehalten sind. Eine solche blockierte Lage kann eine
Differenz in der Spannung an verschiedenen Spannweiten des Riemens einbringen.
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So kann die Antriebsscheibe von der Maschine her fest geh@lten sein
und die zusätzlichen Scheiben sind von weiteren Zubchörteilen, wir Pumpe, kompressor
einer Klimannlage, Wechselstromerzeuger oder dergl., fest gehalten, wodurch ungleiche
Spannungen in den Riemenspannweiten auftreten. Dieser Zustand kann leicht
verbessert
werden, indem man einige flale auf eine Spannweite drückt, oder.es kenn die Spannung
jeder Spannweite und dann der Durchschnittswert für alle bestimmt werden.
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Die besonderen Belleville-Pedern eignen sich ganz ausgezeichnet für
die Vorrichtung. Durch Anwendung der Vertiefung gegen die konvexe Seite der Feder
wird ein selbsttätiger anschlag gebildet, der eine Beschädigung der Feder verhindert.
Dieser Anschlag ist ein wesentlicher Sicherheitsfairtor, da die Federn nicht zu
weit umgekehrt werden dürfen oder sie kehren sonst nicht in ihre ursprüngliche Form
zurück. Die Verwendung von einem Paar übereinandergelegter Belleville-Federn anstelle
der einen, stärkeren Feder ist nicht ganz zufriedenstellend, da durch die Reibung
bei der Bewegung der beiden einzelnen, zu einem Paar zusammengefaßten Federn eine
Nachfederung hervorgerufen werden kann, zein wichtiges Merkmal der Vorrichtung liegt
in ihrer Ausgestaltung, wobei die Kraft von einem Finger kurz oberhalb des Riemens
ausgeübt wird, was die lLöglichkeit des Verschwenkens oder Kantens der Vorrichtung
vermindert, wie auch ein .li.ufbringen der Kraft unter einem Winkel mit Bezug zur
Riemenlängserstreckung. Durch die Vorrichtung wird eine sehr genaue Anwendung einer
Kraft rechtwinklig zur RiemenoberflXche crreicht.
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Ferher wird durch die Vorrichtung der Riemen nur einmal durchgebegen,
was dazu führt, daß die Ablesung gegenüber Vorrichtungen, bei d@@@ @@@ Riemen zweimal
oder mehrere Malo durchgebogen wird
oder werden muß, sehr viel
genauer ist. Da zum Durchbiegen des Riemens eine energie gebracht wird, ist insofern,
je geringer die Anzahl der Durchbiegungen des Elemens ist, die Genauigkeit der abgelesenen
Riemenspannung großer, - P a t e n t a n s p r ü c h e -