DE3515605A1

DE3515605A1 - Vorrichtung und verfahren zum vorstrecken und spannen von flexiblen antriebselementen

Info

Publication number: DE3515605A1
Application number: DE19853515605
Authority: DE
Inventors: Lawrence James Lawson
Original assignee: Dominion Tool and Die Co Inc
Current assignee: Dominion Tool and Die Co Inc
Priority date: 1984-04-30
Filing date: 1985-04-30
Publication date: 1985-10-31
Also published as: GB2158271B; JPS6143544A; FR2563508B1; CA1236317A; GB8510591D0; FR2563508A1; GB2158271A; US4622024A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aufbringung von Spannung auf flexible Elemente, genauer gesagt ein Verfahren zum Vorstrecken und Spannen von Treibriemen, wie diese beispielsweise zum Antrieb einer Zusatzeinrichtung an Brennkraftmaschinen benutzt werden.

Flexible Elemente in Form von V-Riemen, Zahnriemen, Ketten, usw. werden beispielsweise in einer breiten Vielfalt von Anwendungen zur Übertragung von Antriebskraft von einer Quelle zur anderen weitverbreitet benutzt. Bei jeder dieser Anwendungen ist ein Paar _v von drehbaren Elementen vorgesehen, zwischen denen

sich das verbindende flexible Element erstreckt, wovon eires das Antriebselement und das andere das angetriebene Element darstellt. Üblicherweise wird eines dieser drehbaren Elemente derart gelagert, daß es in bezug auf das andere drehbare Element linear verstellbar zu bewegen ist. In vielen dieser Anwendungsfälle hängt die Fähigkeit des Antriebselementes zur Übertragung der Kräfte auf das angetriebene Element unmittelbar von dem Friktionseingriff zwischen dem flexiblen Element und jeweils dem Antriebselement und dem angetriebenen Element ab. Die Fähigkeit dieses Friktionseingriffes zur Übertragung der erforderlichen Antriebskraft verändert sich allgemein unmittelbar mit der Spannung, die auf das flexible Element ausgeübt wird. Aus diesem Grund ist es not- \\rendig ,sicherzustellen, daß eine minimale Spannung

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auf das verbindende flexible Element ausgeübt wird; jedoch muß dafür gesorgt werden, ein Oberspannen des flexiblen Elementes zu verhindern, da dies zu einer übermäßigen Abnutzung des flexiblen Elementes und/oder einer Überlastung der Lager führt, die das Antriebs- und/oder angetriebene Element lagern. Sogar bei derartigen Anwendungen, wo das flexible Element aus einer Kette oder einem Zahnriemen besteht und somit nicht allein von dem Friktionseingriff zur Übertragung der Antriebskräfte abhängt, ist es ebenso wichtig,sicherzustellen, daß hierauf eine mininale Spannung zur Gewährleistung eines ordnungsgemäßen Eingriffes der Glieder oder Zähne mit den drehbaren Elementen ausgeübt wird.

Es sollte ebenso festgehalten werden, daß viele derartige flexible Antriebselemente während ihres anfänglichen Gebrauchs einen Zeitabschnitteiner Dehnung oder Verlängerung aufweisen , der zu einer signifikanten Reduzierung der hierauf ausgeübten Spannung führen kann. Dies trifft insbesondere auf V-Riemen zu und resultiert sowohl aus einem Setzen des Riemens innerhalb cter Riemenscheibenrille als auch aus einer Dehnung des Rienenmaterials. Um die möglichen Probiene, die aus solch einer Reduzierung der getauschten Spannung als Folge der Dehnung entstehen können, zu vermeiden, ist es üblich den neuen V-Riemen einem Vorstreckprozeß zu unterwerfen. Hier-. bei wird beispielsweise der V-Riemen einer Spannung ausgesetzt, die größer ist als die Spannung, bei der der Riemen letztlich befestigt wird. Danach erfolgt ein Relaxieren der Spannung an den Riemen und ein mehrfaches Wiederholen dieses Zyklus, bevor

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die Spannung auf einen vorgegebenen Wert festgelegt wird. Der gleiche Vorgang kann ebenso in Verbindung mit der Anbringung von anderen Arten der flexiblen Antriebselemente wünschenswert sein. 5

Bei Vorgängen an Montageband kann dieses Vorstrecken und endgültige Spannen der verschiedenen Antriebselemente, die zu der zu montierenden Vorrichtung gehören, zu einem relativ zeitaufwendigen und kostenintensiven Prozeß werden.'Darüberhinaus kann bei einen manuellen Vorstrecken und Spannen der Grad des Vorspannens genauso wie der Grad des endgültigen Spannens des Riemens von einer Montage zur nächsten signifikant unterschiedlich sein. Dies ist ebenso bei Verwendung einer gegenwärtig verfügbaren automatischen Einrichtung möglich, die lediglich eine vorgegebene Kraft über einen pneumatischen oder hydraulischen Zylinder auf eines der Antriebselemente oder der angetriebenen Elemente ausübt, da eine übermäßige Friktion in dem bewegbaren Gestell oder Lager des Antriebselementes oder des angetriebenen Elementes ein Erreichen des gewünschten Niveaus der auf das flexible Element ausgeübten Spannung verhindern kann.

Die vorliegende Erfindung jedoch stellt ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zur Verfügung, wobei ein V-Riemen und andere flexible Verbindungselemente automatisch sowohl einem Vorstreckprozeß als auch einem endgültigen Spannprozeß relativ einfach und vorteilhaft unterworfen werden. Die vorliegende Erfindung umfaßt eine Sensoreinheit, die an einem geeigneten Ort an dem flexiblen Element angebracht werden kann und ein

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kontinuierliches Anzeigen der auf das Element ausgeübten Spannung bewirkt. Das Sensorsignal wird einer zentralen Steuereinrichtung zugeführt, die eine eine zyklische Kraft erzeugende Einrichtung betätigt, die ihrerseits die relativen Lagen des Antriebselemantes und des angetriebenen Elementes derart verändert, daß hierdurch wahlweise die Spannung an dem flexiblen Element vergrößert und verringert wird. Die zentrale Steuereinrichtung kann für eine beliebige Anzahl von zyklischen Vorgängen derart programmiert wurden, daß das flexible Element vorgestreckt und auf Sitz gebracht und danach auf das endgültige gewünschte Niveau gespannt wird. Geeignete Einrichtungen zur Aufbringung eines Drehmoments, wie beispielsweise eine druckluftbetätigte Anzugseinrichtung oder ähnliches, sind ebenso mit der zentralen Steuereinrichtung verbunden, die deren Betätigung solange verhindert, bis der gewünschte Zyklus und das endgültige Festsetzen der Spannung beendet ist. Da die zentrale Steuereinrichtung über den Sensor und die eine zyklische Kraft erzeugenden Einrichtungen die jeweilige an dem flexiblen Element ausgeübte Spannung kontinuierlich anzeigt und steuert, wird auf diese Weise jedes flexible Element in im wesentlichen identischer Weise angebracht werden. Hierdurch entfällt die Notwendigkeit einer nachfolgenden Nachregulierung des flexiblen Elementes.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 eine Draufsicht eines Abschnittes der erfindungsgemäßen Vorrichtung in Anwendung bei einer herkömmlichen Einheit

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V-Riemen und Riemenscheibe;

Figur 2 eine seitliche Teilansicht ähnlich der in Figur 1;

Figur 3 eine zur Figur 1 ähnliche Ansicht, die ein Drehwerkzeug in seiner Anwendung an dem Befestigungselement zur Feststellung der beweglichen Riemenscheibe darstellt; und

Figur 4 ein schematisches elektropneumatisch.es Diagramm der Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Nachfolgend werden das Verfahren und die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Wie in den schematischen Diagramm der Figur 4 dargestellt ist, umfaßt die Vorrichtung eine zentrale Steuereinrichtung 10, an die ein Sensor 12, Einrichtungen zur Ausübung einer Spannkraft 14 und Dreheinrichtungen, wie beispielsweise ein druckluftbetriebenes Werkzeug 16, angeschlossen sind.

Der Sensor 12 bestehtvorzugsweise aus einer geeigneten Druckerfassungseinrichtung, die entfernbar an einem flexiblen Antriebselement angebracht werden kann, wie zum Beispiel einem herkömmlichen V-Rienen IS, der sich zwischen einem Paar von relativ bewegbaren Riemenscheibe und 22 erstreckt. Der Sensor 12 arbeitet derart, daß er

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kontinuierlich ein Signal der zentralen Steuereinrichtung 10 zuführt, das proportional zu der auf das flexible Element 18 ausgeübten Spannung ist. Wie am besten in Figur 2 zu erkennen ist, ist bei einer Ausführungsform der Sensor 12 auf einer Trägereinheit 24 angeordnet und befindet sich mit einer Seite des flexiblen Elementes 18 in Eingriff. Ein Paar von Rollen 26 und 28 ist ebenfalls auf der Trägereinheit 24 vorgesehen und steht mit der entgegengesetzten Seite des flexiblen Elementes in Eingriff, die nach außen in entgegengesetzte Richtungen vom Sensor 12 beabstandet sind. Jedoch ist zu bemerken, daß jede Anordnung verwendet werden kann, die eine relativ schnelle und geeignete Anbringung und Entfernung des Sensors 12 von dem flexiblen Element 18 gestattet und die zur Erzeugung eines Signals in Abhängigkeit von der auf das flexible Element 18 ausgeübten Spannung geeignet ist.

Für die spezielle Anwendung ergibt sich für die krafterzeugende Einrichtung 14 die Notwendigkeit, diese entsprechend anzupassen. So kann diese beispielsweise eine einzeln wirkende oder vorzugsweise eine doppeltwirkende Kolbeneinheit 30 umfassen, die entweder pneumatisch oder hydraulisch betätigt wird. Geeignete, relativ bewegbare Arme 32 und 34 sind an der Kolbeneinheit 30 vorzusehen, um an einem bewegbaren Element (wie durch 22 gezeigt) der Elemente 20, 22, zwischen denen sich das flexible Element IS erstreckt, anzugreifen und darauf eine •Kraft auszuüben, wobei die Spannung an dem flexiblen

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Element verändert werden kann. Die Arme können sich beispielsweise zwischen jeweils dem Paar der Elemente 20, 22 oder zwischen einem Gehäuse bzw. irgendeiner anderen relativ starren,nichtbeweglichen Ein- ^ richtung und der einen bewegbaren Riemenscheibe erstrecken und mit diesen in Eingriff stehen. Wie in Figur 4 gezeigt ist, wird die Einrichtung 14 zur Erzeugung der Kraft über ein Vierwegeventil 36, dessen Betätigung durch die Steuereinrichtung 10 gesteuert wird, mit einer Druckquelle, wie beispielsweise einer Versorgung von Druckluft, verbunden. Ein geeigneter Druckregler 38 ist ebenfalls an die Versorgungsleitung angeschlossen und wird durch einen Umformer 39 betätigt, der seinerseits ebenfalls durch die Steuereinrichtung 10 gesteuert wird.

Zusätzlich ist eine geeignete Einrichtung 16 zur Aufbringung eines Drehmomentes, wie z.B. ein luftbetätigter Schlagschraubenschlüssel oder ähnliches, über ein Ventil 40 an die Druckversorgung, wie z.B. Druckluft, angeschlossen. Das Ventil 40 ist mit der Steuereinrichtung 10 verbunden, die zur Verhinderung der Betätigung der Einrichtung 16 zur Aufbringung des Drehmomentes das Ventil solange in seiner geschlossenen Stellung beläßt, bis der Vorstreckzyklus beendet ist und die gewünschte Einstellspannung auf das flexible Antriebselement aufgebracht wurde.

Das erfindungsgemäße Verfahren umfaßt ein anfängliches Anbringen des Sensors 12 und seiner Trägereinheit 24 an dem flexiblen Element an einer geeigneten, zugänglichen Stelle zwischen dem relativ bewegbaren Antriebselement 20 und dem angetriebenen Element 22. Ebenso

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wird in der Betriebsstellung die krafterzeugende Hinrichtung 14 an das eine bewegbare Element der Antriebs- und angetriebenen Elemente 20 und 22 angeschlossen.

Anschließend kann die zentrale Steuereinrichtung 10 betätigt werden und bewirkt ihrerseits über den Umformer 39 und den Druckregler 38 eine Betätigung der krafterzeugenden Einrichtung 14, wobei die Spannung an dem flexiblen Element 18 solange

"Ό progressiv erhöht wird, bis ein vorgegebenes hohes Spannungsniveau auf das flexible Element IS ausgeübt worden ist, wie dies durch den von dem Sensor 12 an die Steuereinrichtung 10 abgegebenen Signalimpuls angezeigt wird. Danach kehrt die Steuerein- ** richtung 10 durch Umstellen des Ventiles 36 die Betätigung der Einrichtung zur Erzeugung einer Kraft 14 derart um, daß hierdurch die auf das flexible Element 18 ausgeübte Kraft bis zu einem vorgegebenen niedrigen Wert verringert wird, wie dies von

^⁰ dem Sensor 12 durch den an die Steuereinrichtung 10 abgegebenen entsprechenden Signalimpuls angezeigt wird. Die Steuereinrichtung 10 kann derart programmiert werden, daß hierdurch die Einrichtung zur Erzeugung der Kraft 14 in sich wiederholenden

^⁵ Zyklen betätigt wird. Dies bewirkt, daß die Spannung an dem flexiblen Element 18 zwischen dem vorgegebenen hohen und niedrigen Wert über einen beliebigen Zeitraum verändert wird, der zur Erreichung der gewünschten Yorstreckung und/oder des ordnungsgemäßen Sitzes des flexiblen Elementes erforderlich ist. Während dieses Vorganges läßt die Steuereinrichtung 10 über ein Ventil 40 die <las Drehmoment

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aufbringende Einrichtung in einer abgeschalteten Stellung, wodurcli ein vorzeitiges Arretieren der Positionsfeststelleinrichtung 42 verhindert wird, die dem relativ beweglichen Element des Antriebs- und angetriebenen Elementes 20, 22 zugeordnet ist.

Sobald dieser Vorstreckvorgang beendet ist, betätigt die Steuereinrichtung 10 die krafterzeugende Einrichtung 14, um so eine vorgegebene Feststellspannung auf das flexible Element IS aufzubringen . Sobald die gewünschte Feststellspannung erreicht ist, bewirkt im Anschluß daran die Steuereinrichtung 10 ein öffnen des Venti4es 40, um hierdurch ein Arbeiten der ein Drehmoment aufbringenden Einrichtung zu ermöglichen, die an dem Befestigungselement 44 zu dessen Feststellung angreift und dadurch das Antriebselement und das angetriebene Element 20, 22 in den gewünschten relativen Lagen verriegelt.

Aus diesem Grund bietet die vorliegende Erfindung bedeutende Vorteile im Vergleich zu herkömmlichen Verfahren zum Spannen von derartigen, bei Brennkraftmaschinen benutzten flexiblen Elementen, wie beispielsweise und insbesondere V-Riemen und Synchronisationsriemen. Da die Steuerung bei dem vorliegenden Verfahren im wesentlichen automatisch abläuft, sobald diese betätigt ist, wird ein hohes Maß an Betriebssicherheit und Zuverlässigkeit dadurch erreicht, daß sobald die optimalen Bedingungen für das Vorstrecken und Spannen des flexiblen Elementes bestimmt worden sind, diese bei nachfolgenden Installationen

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im wesentlichen identisch beibehalten und die bei einer manuellen Steuerung des Vorgangs auftretenden Schwankungen im wesentlichen eliminiert werden.

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Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zum Vorstrecken und Spannen eines sich zwischen einem Paar von relativ bewegbaren Elementen erstreckenden Verbindungselementes, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte: 5

Anbringung einer Sensoreinrichtung an dem Verbindungselement, wobei die Sensoreinrichtung ein Signal, das proportional zu der auf das Verbindungselement ausgeübten Spannung ist, einer Steuereinrichtung zuführt;

Anbringung einer Einrichtung zur Erzeugung einer Kraft zur Bewegung eines der relativ bewegbaren Elemente relativ zu dem anderen bewegbaren EIement, um hierdurch selektiv die Spannung am Verbindungselement zu verändern;

Betätigung der Steuereinrichtung zur Inbetriebnahme der Einrichtung zur Erzeugung der Kraft und somit zur Vergrößerung der Spannung am Verbindungselement, bis die Sensoreinrichtung ein Signal von einem ersten vorgegebenen V/ert der Steuereinrichtung zuführt, worauf diese dann die Einrichtung zur Erzeugung der Kraft betätigt,

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um die Spannung am Verbindungselement solange zu verringern, bis die Sensoreinrichtung ein Sig nal mit einem zweiten vorgegebenen Wert der Steuereinrichtung zuführt, wonach diese die Einrichtung zur Erzeugung der Kraft in Betrieb nimmt, um die Spannung am Verbindungselement einzustellen, bis die Sensoreinrichtung ein Signal mit einem dritten vorgegebenen Wert der Steuereinrichtung zuführt, worauf diese dann die Einrichtung zur Erzeugung der Kraft in diesem Zu stand beläßt, derart, daß die an dem Verbindungs element anstehende Spannung auf einem Niveau verbleibt, das dem dritten vorgegebenen Wert entspricht.

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2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung die Einrichtung zur Erzeugung der Kraft zyklisch betätigt, derart, daß die Spannung am Verbindungselement für eine Vielzahl von Malen zwischen Werten wiederholend verändert wird, die dem ersten und zweiten vorgegebenen Signal entsprechen.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung eine Betätigung einer ein Drehmoment aufbringenden Einrichtung zur Arretierung eines der relativ bewegbaren Elemente bewirkt, während die Einrichtung zur Erzeugung der Kraft die Spannung an dem Verbindungselement entsprechend dem dritten vorgegebenen Signal aufrechterhält.

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4. Verfahren zum automatischen Vorstrecken und zur Festlegung der Spannung an einem Antriebsriemen, der sich zwischen einem.Paar von Riemenscheiben an einer Brennkraftmaschine erstreckt, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:

Anbringung eines Sensors an dem Antriebsriemen zwischen den Riemenscheiben, wobei der Sensor an eine zentrale Steuereinrichtung angeschlossen ist und an diese ein Signal abgibt, welches proportional zu der auf den Antriebsriemen ausgeübten Spannung ist;

Anbringung einer Einrichtung zur Erzeugung einer Kraft zwischen den Riemenscheiben, wobei die Betätigung der Einrichtung zur Erzeugung der Kraft durch die zentrale Steuereinrichtung gesteuert wird und die auf den Antriebsriemen ausgeübte Kraft wahlweise verändert werden kann;

Betätigung der Steuereinrichtung, wodurch die Einrichtung zur Erzeugung der Kraft die Spannung an dem Antriebsriemen solange erhöht, bis der Sensor ein Signal der Steuereinrichtung zuführt, das anzeigt, das ein erster, vorgegebener Spannungswert erreicht ist, worauf die Steuereinrichtung die Einrichtung zur Erzeugung der Kraft zur Verringerung der Spannung am Antriebsriemen betätigt, bis der Sensor ein Signal der Steuereinrichtung zuführt, das das Erreichen eines zweiten vorgegebenen Spannungswertes anzeigt, und die Steuereinrichtung ein üinstellen der Einrichtung zur Erzeugung der Kraft bewirkt,

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bis der Sensor ein Signal der Steuereinrichtung zuführt, das das Erreichen eines dritten vorgegebenen Spannungswertes am Antriebsriemen anzeigt; und
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Anbringung der Einrichtung zur Aufbringung eines Drehmomentes an einer der Riemenscheiben, deren Betätigung durch die Steuereinrichtung derart gesteuert wird, daß die Steuereinrichtung die Betätigung der Einrichtung zur Aufbringung des Drehmomentes abhängig von den vom Sensor empfangenen Signal des dritten vorgegebenen Wertes ermöglicht.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung vor dem Empfang des Signals des dritten vorgegebenen Wertes die Betätigung der Einrichtung zur Aufbringung des Drehmomentes verhindert.

6. Vorrichtung zum selektiven Spannen eines flexiblen Antriebselementes, das sich zwischen einem relativ fest gelagerten drehbaren Element und einem relativ bewegbar gelagerten drehbaren Element erstreckt, gekennzeichnet durch die folgenden Bestandteile:

Eine zentrale Steuereinrichtung (10);

eine Sensoreinrichtung (12), die entfernbar an dem flexiblen Antriebselement (18) anbringbar ist und kontinuierlich dessen Spannung ab fühlt und ein hierzu proportionales Signal der Steuereinrichtung (10) zuführt;

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eine Einrichtung zur Erzeugung einer Kraft (14) , die wirksam an die Steuereinrichtung (10) angeschlossen ist und eine nicht drehende Bewegung des bewegbar gelagerten drehbaren Elementes zur Veränderung der Spannung am Antriebselement (18) unter Steuerung durch die Steuereinrichtung (10) abhängig von dem von der Sensoreinrichtung (12) empfangenen Signal bewirkt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß sie desweiteren eine Einrichtung zur Aufbringung eines Drehmomentes (16) zur Arretierung eines Befestigungselementes (44) aufweist, das an dem bewegbar gelagerten drehbaren Element (20) zur Verhinderung einer weiteren Bewegung hiervon diesem zugeordnet ist, und daß die Einrichtung zur Aufbringung des Drehmomentes (16) an die Steuereinrichtung (10) derart wirksam angeschlossen ist, daß die Steuereinrichtung (10) selektiv eine Betätigung der Einrichtung zur Aufbringung des Drehmomentes (16) verhindert.

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