DE3515605A1 - Vorrichtung und verfahren zum vorstrecken und spannen von flexiblen antriebselementen - Google Patents
Vorrichtung und verfahren zum vorstrecken und spannen von flexiblen antriebselementenInfo
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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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- ίο -
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.
- Leerseite -
Claims (7)
1. Verfahren zum Vorstrecken und Spannen eines sich zwischen einem Paar von relativ bewegbaren Elementen
erstreckenden Verbindungselementes, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:
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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.
15
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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