DE4006210A1 - Riemen-spannvorrichtung - Google Patents
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Riemen-Spannvorrichtung,
um näherungsweise einen vorbestimmten Bestwert der Spannung
in endlosen Treibriemen aufrechtzuerhalten, bei denen es
sich um Zahnriemen handeln kann und die für eine Verwendung
bei Fahrzeugen oder anderen Maschinenanlagen mit Motoren
für innere Verbrennung vorgesehen sind. Insbesondere bezieht
sich die Erfindung auf exzentrische, federbelastete Spann
vorrichtungen mit eingebauter Schwingungsdämpfereinrichtung.
Bei Fahrzeugmotoren verwendet man üblicherweise einen oder
mehrere Endlosriemen, um synchronisierte Drehbewegungen
einzelner Gruppen von Motorenkomponenten wie Kurbelwelle,
Nockenwelle, Zündverteiler, Benzineinspritzung, Ventile
und, in manchen Fällen, Ausgleichswellen sicherzustellen.
Bei für die Motorentechnik typischen Anwendungen ist der
Endlosriemen durch eine Riemenscheibe oder ein verzahntes
Rad angetrieben, die oder das mit der Kurbelwelle oder einer
anderen Welle des Motors verbunden ist. Die Endlosriemen
ihrerseits können zusätzliche Motorenkomponenten antreiben,
beispielsweise die Lichtmaschine, verschiedene Pumpen und
Zusatzeinrichtungen.
Ein Problem, das bei der Verwendung von Endlosriemen als
Kraftübertragungsglieder häufig auftritt, betrifft das Auf
rechterhalten des Kontaktes zwischen dem Riemen und den
jenigen Teilen der Motorenanlage, die mit dem Riemen in
Eingriff sind, um eine Riemenspannung gewünschter Größe
zu erzeugen. Die Riemenspannung wird durch verschiedene
Faktoren beeinträchtigt, insbesondere jedoch durch Weglängen
änderungen aufgrund von Temperaturschwankungen. Endlosriemen,
die bei Fahrzeugmotoren benutzt werden, sind üblicherweise
mit einer Oberfläche ausgebildet, die speziell so gestal
tet ist, daß sie mit dem am Riemen angreifenden Element
zusammenpaßt oder zusammenwirkt. Wenn beispielsweise das
mit dem Riemen in Eingriff befindliche Element eine Riemen
scheibe ist, ist der Riemen mit einer glatten, ebenen Ober
fläche versehen. Wenn es sich bei dem mit dem Riemen zu
sammenwirkenden Element um ein gezahntes Rad oder Ritzel
handelt, ist der Riemen mit komplementären Oberflächenvor
sprüngen für den Zahneingriff versehen. In jedem Falle ist
es zwingend erforderlich, eine schlupffreie Berührung zwi
schen dem Riemen und bestimmten mit ihm in Eingriff stehen
den Elementen dauerhaft sicherzustellen, so daß der syn
chrone Betrieb beibehalten wird. Wünschenswert ist es, den
Kontakt zwischen dem Riemen und den übrigen mit ihm zusammen
wirkenden Komponenten so aufrechtzuerhalten, daß ein best
möglicher Betriebswirkungsgrad erreicht werden kann.
Verlust der Riemenspannung führt dazu, daß der Kontakt zwi
schen Riemen und damit in Eingriff stehenden Komponenten
verloren geht, was sich auf unterschiedliche Weise bemerk
bar machen kann. Im Falle der Verwendung von riemenscheiben
artigen Komponenten führt der Verlust der Riemenspannung
zur Schlüpfung des Riemens. Der Verlust an Riemenspanmung
kann durch Strecken des Riemens verursacht werden oder durch
Laufbedingungen, bei denen Schläge oder Schwingungen auf
treten, wie sie bei wiederholten, plötzlichen Beschleuni
gungen oder Verzögerungen oder durch Vibrationen des Motors
verursacht werden. Im Falle von verzahnten, mit dem Riemen
in Eingriff stehenden Komponenten zeigt sich der Verlust
der richtigen Kontaktierung dadurch an, daß der Riemen Zähne
oder Vertiefungen der betreffenden Scheibe "überspringt".
In jedem Falle kommt es zu einer Verschlechterung des Wir
kungsgrades des Motors, und im schlimmsten Falle besteht
die Möglichkeit der Beschädigung des Motors, von Motorkom
ponenten oder des Riemens selbst. Um die Gefahr des Auf
tretens derartiger Beschädigungen auf ein Mindestmaß zu
drücken und einen optimalen Arbeitswirkungsgrad des Motors
und der vom Riemen angetriebenen Komponenten sicherzustellen,
ist es daher wünschenswert, auf jeden einzelnen Endlosriemen
eine "optimale" spannende Kraft auszuüben. Unter "optimaler
Kraft" ist in diesem Zusammenhang hier die kleinste auf
den Riemen aufzubringende spannende Kraft zu verstehen,
die noch dazu ausreicht, um ein Schlüpfen des Riemens re
lativ zu der Riemenscheibe oder das Springen des Riemens
von Zähnen oder über Zähne eines verzahnten Rades zu ver
hindern.
Zahlreiche Vorrichtungen zum Erzeugen der Riemenspannung
sind für diese Zwecke vorgeschlagen worden. Bei einer Art
Spannvorrichtungen verwendet man eine Hülse aus einem elasto
meren Material, die durch irgendeine mechanische Einrichtung
unter Druck gesetzt wird, um eine Spannkraft auf einen Riemen
auszuüben. Konstruktionen dieser Art haben jedoch den Nach
teil, daß eine hohe Kraft bei steiler Änderungskennlinie
auf den Riemen übertragen wird, was dazu führt, daß bei
Längungen des Riemens ein starkter Abfall der Riemenspannung
eintritt. Außerdem wird durch die Kennlinie der Hub der
den Riemen berührenden, leerlaufenden Rolle stärker begrenzt,
als dies wünschenswert wäre. Außerdem können plötzliche
Beschleunigungen und Verzögerungen des Treibriemens ein
Schlagen bewirken, wobei es zu Zeitverschiebungen kommt,
bevor volle Dämpfung erreicht wird.
Andere Riemen-Spannvorrichtungen verwenden Schraubenfedern,
die zusammengedrückt oder gespannt sind, um eine spannende
Kraft an einer den Riemen berührenden Scheibe oder einem
Zahnrad aufzubringen oder aufrechtzuerhalten. Vorrichtungen
dieser Art, von denen einige die Vorspannkraft einer Schrau
benfeder in Verbindung mit hydraulisch betätigten Gliedern
benutzen, sehen eine Regelung der Größe der aufgebrachten
Spannkraft vor, je nachdem, ob der Motor läuft oder abge
schaltet ist. Diese Vorrichtungen haben jedoch den Nachteil,
daß die Schraubenfedern unerwünschte Schwingungen entwickeln,
die den Wirkungsgrad der Vorrichtungen bei laufendem Motor
herabsetzten, indem sie zum Entstehen von periodischen,
harmonischen Schwingungen beitragen.
Noch andere bekannte Spannvorrichtungen und -einrichtungen
weisen Vorspannmittel in Verbindung mit einigen Arten von
mechanischen Rückhaltemitteln auf. In der US-PS 46 34 407
wird ein Zahngesperre als Rückhalter benützt, um einen Min
destwert der Spannkraft an einem Riemen aufrechtzuerhalten.
In der US-PS 43 92 840 findet eine Rollen-Freilaufkupplung
Verwendung, um eine Bewegung eines Spanners in der den Riemen
spannenden Richtung zu ermöglichen, wenn sich der Riemen
ausdehnt, während eine Bewegung in der umgekehrten, nicht
spannenden Richtung verhindert wird. Diese Vorrichtungen
leiden jedoch unter dem Nachteil, daß die Spannkraft am
Endlosriemen lediglich erhöht werden kann, jedoch keine
Möglichkeit vorgesehen ist, um unerwünschte Riemenschläge
aufzunehmen (zum Beispiel übermäßige Riemenbeanspruchungen).
Wiederum andere bekannte Spannvorrichtungen beschäftigen
sich mit dem Problem von Resonanzkräften, die in den Spann
vorrichtungen auftreten. Diese Resonanzkräfte, z.B. Be
lastungsschwankungen und Vibrationen, treten üblicherweise
aufgrund des zyklisch erfolgenden Belastens und Entlastens
von Ventilfedern auf oder infolge der Krafthübe von Kolben.
Die in der US-PS 45 83 962 gezeigte Spannvorrichtung sucht
derartigen unerwünschten inneren Resonanzkräften entgegen
zu wirken, indem eine Hülse aus Nylon zwischen einem festen
Schwenklagerteil und einem Lagerteil einer Riemenscheibe
eingefügt ist, die schwenkbar auf dem Schwenklagerteil an
geordnet ist. Die Hülse dieser Spannvorrichtung ist jedoch
aus einem Werkstoff gefertigt, der annähernd die Härte von
Holz besitzt und wirkt in erster Linie als eine Lagerhülse,
so daß lediglich eine Gleitreibungsdämpfung und daher eine
sehr geringe Dämpfungswirkung zur Verfügung gestellt wird.
Daher bleiben sämtliche Kräfte oder Momente, die von dem
Riemen und dem Motor auf das Lagerelement der Riemenscheibe
übertragen werden und die das Lagerelement in einer Umlauf
bewegung um das Schwenklager zu schwenken suchen, unge
dämpft, wodurch es zu den unerwünschten inneren Resonanz
schwingungen kommt, unter denen auch alle übrigen bekannten
Spannvorrichtungen leiden.
Zusätzliche Probleme, die vom Stand der Technik bekannt
sind, ergeben sich aufgrund von temperaturbedingten Änder
ungen der Riemenspannung. Vom Anlassen der Maschine bis
zum Abschalten ändern sich die Temperaturen der Maschine
und von deren Umgebung in einem solchen Ausmaße, daß tem
peraturabhängige Betriebsparameter (beispielsweise die Durch
messer von Riemenscheiben oder verzahnten Scheiben, Riemen
länge und gegenseitige Lagebeziehung dieser Komponenten)
des Riemenantriebssystems Änderungen erfahren, die über
mäßige Riemenspannungen hervorrufen.
Die mitanhängige USA-Patentanmeldung 07/2 23 376 des Anmelders
richtet sich auf eine Vorrichtung zum Aufbringen einer op
timalen Spannkraft auf einen Endlosriemen, einschließlich
einer Schwenklagerung, die eine erste Schwenkachse definiert,
einer den Riemen berührenden Einrichtung, die für eine Dreh
ung um eine erste Schwenkachse drehbar gelagert ist, einer
Vorspanneinrichtung zum Drängen der den Riemen berührenden
Einrichtung in einer ersten Schwenkrichtung um die Schwenk
lagerung in eine den Riemen zum Spannen desselben berührende
Lage und Mitteln, die auf von außen hervorgerufene Änderungen
der Riemenspannung ansprechen, um die auf diesen ausgeübte,
spannende Kraft selbsttätig zu verändern. Diese kraftver
ändernden Mittel sind innerhalb der Vorspanneinrichtung
angeordnet und umfassen Mittel zur Begrenzung der Verringer
ung der aufgebrachten Spannung, so daß die Riemenspannung
optimal aufrechterhalten wird.
Die mitanhängige US-Patentanmeldung 07/2 23 362 des Anmel
ders richtet sich auf eine Riemen-Spannvorrichtung, die
einen ersten Schwenkteil, der eine erste Schwenkachse de
finiert, ein zylindrisches Gehäuse, das konzentrisch rings
um die erste Schwenkachse angeordnet ist, und einen sich
radial erstreckenden Arm für die Lagerung eines drehbaren,
am Ende des Arms angeordneten Spanners, Vorspannmittel zum
Antreiben des Gehäuses und Riemenspanners um die erste Schwenk
achse in einer den Riemen spannenden Richtung sowie eine
Nockenanordnung aufweist, die mit dem Gehäuse gekuppelt
ist, um eine begrenzte Bewegung des Gehäuses um die erste
Schwenkachse in der entgegengesetzten Richtung zu ermög
lichen, d.h. in der spannungsvermindernden Richtung. Der
Riemenspanner ist durch eine Riemenscheiben-Lageranordnung
gebildet, und der sich radial erstreckende Arm des Gehäuses
weist einen zweiten Schwenkteil auf, der eine zweite Schwenk
achse definiert, die seitlich zu der ersten Schwenkachse
versetzt und auf der die Riemenscheiben-Lageranordnung kon
zentrisch angeordnet ist. Die Nockenanordnung weist eine
Kupplung, die mit dem ersten Schwenkteil in Eingriff ist,
ein Nockengehäuse, das konzentrisch um die Kupplung herum
angeordnet ist, sowie eine Mehrzahl von Paßkörpern auf,
die um die Außenseite des Nockengehäuses herum verteilt
und in geeignet geformten Schlitzen aufgenommen sind, die
im Innern des zylindrischen Gehäuses vorgesehen sind. Die
Kupplung ist von der Art einer sogenannten Freilaufkupplung
und ermöglicht eine Drehung lediglich in der den Riemen
spannenden Richtung. Das Nockengehäuse ist an der Freilauf
kupplung befestigt und kann sich relativ zu dem ersten Schwenk
teil lediglich in der den Riemen spannenden Richtung drehen.
Sowohl die Paßkörper an dem Nockengehäuse als auch die
Schlitze in dem zyindrischen Gehäuse erstrecken sich in
Richtung der ersten Schwenkachse. Die Schlitze weisen eine
in Umfangsrichtung gemessene Breite auf, die größer ist
als die entsprechend gemessene Breite der Paßkörper, so daß
eine freie Drehung des zylindrischen Gehäuses relativ zu
dem Kupplungsgehäuse in einem begrenzten Ausmaße ermög
licht wird, bevor die Paßkörper und Schlitze in Sperrein
griff kommen. Wenn die Spannung in dem Riemen zunimmt, wird
das die Riemenscheibe tragende zylindrische Gehäuse durch
den Riemen so belastet, daß es um die erste Schwenkachse
in der entgegengesetzten, die Spannung verringernden Rich
tung schwenkt. Obgleich die Freilaufkupplung eine Rück
drehung des Kupplungsgehäuses verhindert, wird dadurch er
möglicht, daß das die Riemenscheibe tragende zylindrische
Gehäuse eine begrenzte Schwenkbewegung in der rückläufigen,
die Spannung verringernden Richtung aufgrund der größeren
Breite der Schlitze im Vergleich zu der Breite der Paßkörper
durchführen kann. Wenn sich das zylindrische Gehäuse in
der Rückdrehrichtung um einen Drehschritt bewegt hat, der
der überschüssigen Breite der Schlitze entspricht, kommen
die Paßkörper und die Schlitze in Zwangseingriff und eine
weitere Rückdrehung der Riemen-Spannvorrichtung wird unter
bunden.
Motoren unterliegen regelmäßig recht drastischen Tempera
turzyklen mit einem Temperaturbereich, der von Kaltstart
temperaturen, die weit unter dem Gefrierpunkt liegen können,
bis zu heißen Betriebstemperaturen reicht, die weit über
dem Siedepunkt liegen. Eine fest eingestellte Riemenspannung
unterliegt bei Treibriemen von Motoren schädlichen Schwan
kungen, weil sich die Abstände der Wellen, um die der Riemen
geführt ist, ändern, wenn die Temperaturen vom kalten zum
heißen Betreibszustand ansteigen. Die Spannung kann sich
in einem Bereich ändern, der von einem Wert, der 108,5 Nm
(80 lbf) als Normalwert entspricht, bis zu 271,2 Nm (200 lbf)
bei hohen Betriebstemperaturen reicht. Die Wellenabstände
und damit die Riemenspannung verringern sich beträchtlich,
wenn die Motortemperatur auf die Umgebungstemperatur absinkt.
Die Riemenspannung bei niedrigeren, äußerst kalten Umge
bungstemperaturen kann weit unter die normale Riemenspannung
abfallen. Bekanntlich neigen Motoren zu Fehlzündungen und
Rückzündungen bei derart kalten Wetterbedingungen, und die
plötzliche Drehmomentumkehr der Kurbelwelle oder Nockenwelle
bei Fehlzündungen kann ein "Springen" des Riemens über einen
oder mehrere Zähne aufgrund zu geringer Riemenspannung und
der plötzlichen Drehmomentumkehr hervorrufen. Wenn die Mo
torwellen falsch synchronisiert werden, können Leistung
und Lebensdauer drastisch verringert werden. Manche Rie
men-Spannvorrichtungen können zwar entweder Verkürzungen
oder Verlängerungen bewältigen, wenige können jedoch sowohl
zeitliche Änderungen der Riemenlänge als auch der Riemen-
Trumlänge ausgleichen, die sich aufgrund der Temperaturzyklen
des Motors und der Riemenstreckung ergeben.
Um sowohl den temperaturabhängigen Betriebsparametern ge
recht zu werden als auch die Riemenstreckung und das Schlagen
sowie die Auswirkungen von Resonanzkräften zu begrenzen,
während gleichzeitig eine optimale Riemenspannung aufrecht
erhalten bleibt, ist es wünschenswert, einen Mechanismus
zur Verfügung zu stellen, der eine kontinuierliche Selbst
einstellung bei gleichzeitigem Betrieb des Motors zur Ver
fügung stellt, um die auf den Riemen ausgeübte Spannkraft
innerhalb festlegbarer Grenzen zu halten. Da Verstellmaß
nahmen praktisch nicht durchführbar sind, wenn der Motor
in Betrieb ist, ist es wünschenswert, wenn die Riemen-Spann
vorrichtung selbsteinstellend ist.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine selbst
tätig wirkende Riemen-Spannvorrichtung zu schaffen, die
den aufgrund von Temperaturänderungen der zugeordneten Ma
schinenanlage eintretenden Abmessungs- und Lageänderungen
der Komponenten des betreffenden Riementriebes gerecht wird
und auf selbsttätige Weise die optimale Riemenspannung auf
rechterhält.
Die Aufgabe ist erfindungsgemäß durch eine Riemen-Spannvor
richtung gelöst, die die Merkmale des Anspruches 1 aufweist.
Durch die Erfindung sind die Nachteile und Unzulänglichkeiten
der bekannten Spannvorrichtungen aus der Welt geschafft,
indem eine Riemen-Spannvorrichtung zur Verfügung gestellt
wird, die auf einen Endlosriemen kontinuierlich eine span
nende Kraft ausübt, wobei gleichzeitig eine selbsttätige
Einstellung der spannenden Kraft während sämtlicher normaler
Betriebsarten und Betriebstemperaturen der zugeordneten
Maschinenanlage erfolgt.
Die vorbestimmte Riemenspannung wird aufrechterhalten, unge
achtet der thermisch bedingten Ausdehnungen und Längenver
kürzungen von Motorkomponenten, während gleichzeitig Vib
rationen des Riemens kompensiert werden.
Bei der erfindungsgemäßen Spannvorrichtung erfolgt eine
Bewegung in einer Richtung zum Aufbringen einer spannenden
Kraft auf einen Riemen an einem Motor oder einer Maschinen
anlage, um eine Lose zu verhindern und das Riemenschlagen
beim Anlassen des Motors auf ein Mindestmaß herabzudrücken,
wobei die Vorrichtung außerdem dazu fähig ist, eine begrenzte
Bewegung in der Gegenrichtung auszuführen, um die aufge
brachte spannende Kraft selbsttätig sowohl während des Be
triebs des Motors als auch bei abgeschaltetem Motor beizube
halten.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist eine Einrichtung
zum Dämpfen harmonischer oder anderer Schwingungen auf,
die auf den Riemen durch die verschiedenen Systeme und Zu
behörteile des Motors übertragen werden.
Die Spannvorrichtung weist eine einfache und kompakte Bau
weise auf und läßt sich leicht einbauen und in der für sie
vorgesehenen Umgebung warten, ohne daß Spezialwerkzeuge
erforderlich wären.
Die Spannvorrichtung ist dazu vorgesehen, in der Nähe der
Bewegungsbahn eines endlosen Riemens angebracht zu werden,
um auf den Riemen kontinuierlich eine optimale spannende
Kraft aufzubringen, die Änderungen in der Länge des Riemens
oder der Bahn des Riemens ausgleichend gerecht wird. Die
Spannvorrichtung weist eine Schwenkeinheit, die eine erste
Schwenkachse definiert, sowie einen schwingungsgedämpften
Nabenteil einer Laufradeinheit auf, wobei der Nabenteil
konzentrisch um die erste Schwenkachse angeordnet ist. Außer
dem sind ein drehbares Spannrad für den Riemen, das am Na
benteil exzentrisch zu der ersten Schwenkachse gelagert
ist, sowie Vorspannmittel vorgesehen, um ein Gehäuse und
das Spannrad um die erste Schwenkachse in einer den Riemen
spannenden Richtung zu schwenken. Eine zusätzliche Schrau
ben-Gegendrehfeder erzeugt ein Federkraft-Gegendrehmoment
und ist mit der Schwenkeinheit in der Art einer Freilauf
kupplung und mit dem Gehäuse lose verbunden, so daß sie
als Rückbremsfeder wirkt, die eine Bewegung des Gehäuses
um die erste Schwenkaches in der Gegenrichtung, d. h. der
die Riemenspannung vermindernden Richtung, einschränkt.
Die Vorrichtung läßt sich in Werkstatt oder Fabrikations
betrieb oder am Einsatzort unter Benutzung gewöhnlicher
Werkzeuge einbauen.
Die den Riemen mittels des Spannrades spannende Laufradeinheit
greift mit ihrem Nabenteil in einen ihn umgebenden Dämpfungs
zylinder ein, an dessen Innenseite eine Mehrzahl von den
Nabenteil berührenden nachgiebigen Dämpfergliedern vorgesehen
sind, um unerwünschte harmonische Schwingungen oder andere
Vibrationen zu dämpfen. Wenn die Spannung in dem Endlosriemen
zunimmt, kann sich das die Laufradeinheit tragende Gehäuse
entgegen der Federkraft der antreibenden Feder um die Schwenk
einheit in einer Rückwärtsrichtung um einen bestimmten Betrag
schwenken, wonach eine weitere Drehung der Spannvorrichtung
in der den Riemen entspannenden Gegenrichtung verhindert
wird.
Bei der vorliegenden Erfindung gleicht die Spannvorrichtung
selbsttätig Änderungen der Riemenlänge und der Riemenspannung
bei Verkürzungen der Bahn- oder Trumlänge des Riemens aus,
während gleichzeitig eine optimale Spannung in dem Riemen
von der Warmlaufphase bis zu den zu erwartenden Betriebs
temperaturen aufrechterhalten wird. Wenn sich die Bahn
oder Trumlänge des Riemens verringert, wie es beim Abkühlen
des Motors der Fall ist, oder wenn sich der Riemen längt,
wobei die Hauptantriebsfeder der vorliegenden Erfindung
die Laufradeinheit in der den Riemen spannenden Richtung
bewegt, dann kommt eine Federanschlagfläche (Anschlag) an
dem Nabenteil der Laufradeinheit in Berührung mit der Schrau
ben-Gegendrehfeder und bewegt diese in der den Schrauben
wickel dieser Feder aufweitenden Richtung, wodurch die mittels
dieser Feder gebildete Freilaufkupplung gelöst und ermöglicht
wird, daß sich das Schraubenende der Schrauben-Gegendrehfeder
auf dem Schwenklagerzapfen der Schwenkeinheit frei dreht,
wodurch eine neue Lageeinstellung für die Schrauben-Gegen
drehfeder für einen nachfolgenden Betriebstemperaturzyklus
zustandekommt. Auf diese Weise wird die Riemenspannung während
sämtlicher normaler Betriebszustände mit entsprechendem
Temperaturverlauf in optimaler Weise aufrechterhalten, wobei
auch die normale Alterung des Riemens berücksichtigt wird.
Nachstehend ist die Erfindung anhand eines in der Zeichnung
dargestellten Ausführungsbeispiels im einzelnen erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 einen Längsschnitt des vollständig zusammengebauten
Ausführungsbeispiels der selbsttätigen Spannvor
richtung;
Fig. 2 einen Längsschnitt eines Schwenklagerungsteils
des Ausführungsbeispiels;
Fig. 3 einen Längsschnitt einer exzentrischen Laufrad
einheit des Ausführungsbeispiels;
Fig. 4 eine Draufsicht des oberen Endes des Nabenteils
der Laufradeinheit von Fig. 3;
Fig. 5 und 6 abgebrochen gezeichnete Seitenansichten des Naben
teils von Fig. 4, gesehen mit den dort mit V bzw.
VI bezeichneten Blickrichtungen;
Fig. 7 eine Draufsicht des Ausführungsbeispiels in zusammen
gebautem, jedoch in eine zugehörige Motorenanlage noch
nicht eingebautem Zustand, in der für den Einbau
vorgesehenen Lageorientierung und
Fig. 8 eine der Fig. 7 ähnliche Draufsicht in dem in die
Motorenanlage eingebauten Zustand.
Fig. 1 zeigt die wesentlichen Teile der Riemen-Spannvor
richtung 10 gemäß der vorliegenden Erfindung und die grund
sätzliche Anordnung der Vorrichtung mit einer Schwenkeinheit
20, einer Antriebsfeder 40, einer Rückbremsfeder 42, einer
Montagefeder 44, einer Scheibe 50, einem Sprengring 58 und
einer Laufradeinheit 60.
Die Schwenkeinheit 20 ist in Fig. 2 dargestellt, welche
einen langgestreckten, rohrförmigen, hohlen Schwenklagerzapfen
21 aus gehärtetem Stahl zeigt, der einen gestuften äußeren
Durchmesser und an seinem unteren oder ersten Ende 23 einen
kreisrunden Flansch 22 sowie in der Nähe seiner oberen oder
zweiten Endes 23 eine umfängliche Nut 24 aufweist. Der Innen
durchmesser D 1 des hohlen Zapfens ist zu einer Achse 28
koaxial. Der einen größeren Durchmesser aufweisende Teil
27 des Schwenklagerzapfens 21 mit einem Durchmesser D 2 er
streckt sich auf etwa der halben Länge des Schwenklagerzapfens
21 gegen das entgegengesetzte Ende 25 hin. Der einen kleineren
Durchmesser aufweisende Teil 28 des Schwenklagerzapfens
21 besitzt einen Durchmesser D 3 und erstreckt sich bis zum
oberen Ende 25. Der Schwenklagerzapfen 21 dient als Lager
zapfen, auf dem die Laufradeinheit 60 drehbar gelagert ist.
Das Ende 25 des Schwenklagerzapfens 21 kann mit einer Ab
schrägung 29 versehen sein, um den Zusammenbau zu erleichtern,
wie unten noch beschrieben wird. Der kreisrunde Flansch
22 weist einen Durchmesser D 4 auf. Ein Loch 30 mit kleinem
Durchmesser ist als Durchbruch im Flansch 22 in der Nähe
des Zapfenteils 27 vorgesehen und kann eine abgeschrägte
Aufweitung oder Einsenkung 31 aufweisen, um das Einsetzten
eines Federendes zu erleichtern, wie es weiter unten noch
beschrieben wird. Das Loch 30 ist bei dem vorliegenden Aus
führungsbeispiel rund, um einen runden Federdraht aufzu
nehmen. Andere Formgebungen könnten jedoch für das Loch
30 vorgesehen sein je nachdem, wie es durch andere Quer
schnitte des Federdrahts oder aus Gründen des Zusammenbaues
in Frage kommt. Vorzugsweise ist der Schwenklagerzapfen
21 aus einem einzigem Stück hochfesten Werkstoffs gefertigt,
beispielsweise aus Stahl oder einem gleichwertigen Material.
Eine Dämpfereinheit 32 ist am äußeren Umfang des Flansches
22 angeordnet. Die Dämpfereinheit besteht aus einem kurzen
zylindrischen Ring 33, dessen Innendurchmesser so gewählt
ist, daß er durch Preßsitz auf dem äußeren Durchmesser D 4
des Flansches 22 des Schwenklagerzapfens 21 befestigbar
ist, siehe Fig. 2. An der äußeren zylindrischen Oberfläche
des Ringes 33 sind zwei Schlüsselflächen 38 ausgebildet,
um den Zusammenbau der Spannvorrichtung 10 und den Anbau
der zusammengebauten Spannvorrichtung 10 an einen Motor
block (nicht dargestellt) zu erleichtern. Eine Mehrzahl
von in gleichen Winkelabständen voneinander angeordneten
radialen, mit Einsenkungen versehenen Bohrungen 34 (vorzugs
weise vier im Abstand von 90°) sind rings um den Umfang
des Dämpferringes 33 ausgebildet. Ein mit einem Kopf ver
sehenes Dämpferelement 35 erstreckt sich durch jede dieser
eingesenkten Bohrungen 34, wobei die Eintrittstiefe durch
den in dem durch Einsenkung erweiterten Bohrungsabschnitt
aufgenommenen Kopf begrenzt ist. Vorzugsweise erstrecken
sich die Dämpferelemente 35 durch den Dämpferring 33 in
Radialrichtung etwas über seine Innenwandung 39 hinaus nach
einwärts, so daß sie mit einem Teil der Laufradeinheit 60
in Berührung kommen, wie unten noch erläutert wird. Die
innen liegenden Enden der Dämpferelemente 35 können abge
rundet sein. Die Dämpferelemente 35 können aus einem Werk
stoff mit Langzeit-Abriebfestigkeit und hoher Dichte gefer
tigt sein, beispielsweise aus dem Polyamidwerkstoff "Maranyl",
erhältlich von der Firma ICI (P/N A790-047/5). Eine Halte
ringfeder 36 umringt den Ring 33, um die Dämpferelemente
35 in ihren mit Einsenkungen versehenen Bohrungen 34 zu
halten. Die Ringfeder 36 kann aus einem üblichen Federstahl
werkstoff gefertigt sein, beispielsweise aus kaltgezogenem
Federstahl oder Klavierdraht, entsprechend ASTM A 228. Die
Ringfeder 36 sitzt vorzugsweise in einer Vertiefung oder
Nut halbkreisförmigen Querschnitts, die rings um den Dämpfer
ring 33 ausgebildet ist. An dem zu den Schlüsselflächen
38 entgegengesetzten oberen Ende kann der Dämpferring 33
mit einer Abschrägung 37 an seiner äußeren Kante versehen
sein, um die Montage der runden Ringfeder 36 auf dem Umfang
des Dämpferrings 33 zu erleichtern.
Der gestufte Schwenklagerzapfen 21 dient als zentrale La
gerung für die Laufradeinheit 60, von der in Fig. 3 nähere
Einzelheiten dargestellt sind. Die Laufradeinheit 60 umfaßt
drei Hauptkomponenten, nämlich einen kreisrunden, riemen
scheibenartigen Radreif 61, einen zentralen Nabenteil 80
und eine Kugellagereinheit 70 als reibungsarmes Lagerele
ment. Der zentrale Nabenteil 80 besitzt eine Achse 28, und
der Radreif 61 besitzt eine Achse 90, die gegenüber der
Achse 26 des Nabenteiles 80 durch einen exzentrischen Teil
des zentralen Nabenteils 80 verschoben ist, was unten noch
näher erläutert wird.
Der drehbare Radreif 61 ist von üblicher Bauart und weist
einen kreisrunden Reifen mit einer äußeren, den Riemen be
rührenden Oberfläche 64 zwischen längs des Umfangs verlau
fenden Seitenflanschen 62 und 63 auf, die den Riemen 122
an der Oberfläche 64 halten. Der Radreif 61 kann aus jedem
geeigneten stabilen Werkstoff gefertigt sein, einschließ
lich dem vorstehend genannten Polyamidmaterial, das beim
vorliegenden Ausführungsbeispiel verwendet wird, oder einem
gleichwertigen Werkstoff.
Die mit der inneren Umfangsfläche des Radreifs 61 verbun
dene Kugellagereinheit 70 weist einen Außenring 71, einen
Innenring 72 und eine Mehrzahl von zwischen diesen gehaltenen
Lagerkugeln 73 auf, die durch einen Kugellagerkäfig 74 im
Abstand voneinander gehalten sind. Außerdem sind Lagerdich
tungen 75 und 76 vorhanden. Der Außenring 71 und der Innenring
72 sind von üblicher Bauart. Der Außenring 71 weist an seiner
inneren Umfangsfläche eine Ringnut auf, und der Innenring
72 weist an seiner äußeren Umfangsfläche eine Ringnut auf,
um die Lagerkugeln 73 dazwischen aufzunehmen. Bei dem vor
liegenden Ausführungsbeispiel ist der Radreif 61 durch Spritz
gießen auf dem Außenring 71 der Lagereinheit geformt. Es
findet das vorstehend genannte Polyamidmaterial Verwendung.
Gleichwertige Werkstoffe, einschließlich Metallwerkstoffe,
könnten stattdessen Verwendung finden. Der Außenring 71
kann an seiner äußeren Oberfläche mit besonderen Gestaltungen
versehen sein, beispielsweise mit einer Riffelung, um das
Aufspritzen des Radreifes 61 aus Polyamidmaterial zu ver
bessern, einen Schlupf auszuschließen oder um eine Verbindung
des Außenrings 71 mit einem aus einem anderen Werkstoff
bestehenden Radreif 61 herzustellen. Außenring 71 und In
nenring 72 sind beim vorliegenden Ausführungsbeispiel aus
gehärtetem Stahl oder einem gleichwertigen Werkstoff, und
der Kugellagerkäfig 74 ist aus einem Kunststoffmaterial,
beispielsweise dem vorstehend angegebenen Polyamidmaterial,
gefertigt.
Der zentrale Nabenteil 80 weist einen länglichen Hohlzylin
der mit einem oberen Ende 81 und einem unteren Ende 82 auf.
Der Außendurchmesser des Endes 82 des Nabenteils 80 ist
so gewählt, daß er mit einem Spiel in den Innendurchmesser
der Innenwandung 39 des Dämpferrings 33 paßt, der oben be
schrieben wurde. Der erste Innendurchmeser D 5 des Endes
82 des Nabenteils 80 (an der Innenwandung 88) ist so gewählt,
daß er groß genug ist, um die Antriebsfeder 40 in Form einer
Schraubenfeder aufzunehmen, die über den den großen Durch
messer (D 2) aufweisenden Teil 27 des Schwenklagerzapfens
21 paßt (Fig. 1 und 2). Der gestufte kleinere Innendurchmesser
D 6 des Nabteils 80 paßt über den den kleineren Durchmesser
D 3 aufweisenden Teil 28 des Schwenklagerzapfens 21. Der
äußere Umfangsrand des unteren Endes 82 des Nabenteils 80
kann mit einer Abschrägung 84 versehen sein, um das Einsetzen
in die Schwingungsdämpfereinheit 32 während der Herstellung
zu erleichtern.
Der Radreif 60 ist um die Achse 90 drehbar, die zu der Achse
26 des Nabenteiles parallel und zu dieser leicht versetzt
ist. Dadurch wird eine exzentrische Kreisbahn für den Rad
reif 61 um die Achse 26 des Nabenteils 80 zur Verfügung
gestellt. Ein sich radial erstreckender Trägersteg 83 po
sitioniert die Kugellagereinheit 70 und daher den Radreif
61 für eine Drehung um die versetzte Achse 90. Wo die Innen
fläche des Innenrings 71 vom Nabenteil 80 seitlich weg ver
setzt ist, erstreckt sich senkrecht zur Ebene des Trägersteges
83 ein Abschnitt eines Randes 85, an dem sich obere und
untere Flanschränder 86 bzw. 87 befinden, die sich nach
außen erstrecken, um zusammen mit dem Rand 85 die Lagerein
heit 70 zu positionieren und abzustützen. Der Nabenteil
80, der Rand 85 und der Trägersteg 83 sind aus dem oben
angegebenen Polyamidmaterial spritzgegossen und mit dem
Innenring 72 verbunden.
Ein zentrales Drehlager 93 erstreckt sich etwa im mittleren
Längenbereich des Nabenteils zwischen den Innendurchmessern
D 5 und D 7. Das Drehlager 93 weist eine obere und eine untere
Schulter 91 bzw. 92 auf. Die Schulter 91 begrenzt die Axial
bewegung der Laufradeinheit 60 auf dem Schwenklagerzapfen
21 durch Anlage an einer Schulter 19 am Ende des gestuften
Wellenteiles 28 des Schwenklagerzapfens 21 während des end
gültigen Zusammenbaus, was unten beschrieben wird. Eine
geeignete Vertiefung 89 ist senkrecht zur Fläche der Schulter
91 in der Nähe der Innenwandung 88 ausgebildet. Diese Ver
tiefung 89 ist für die Aufnahme eines freien Endes 121 der
Antriebsfeder 40 beim Zusammenbau vorgesehen. Bei dem vor
liegenden Ausführungsbeispiel ist die Vertiefung 89 eine
runde, mit einer Einsenkung versehene Bohrung, die im Bereich
der größten Exzentrizität der Laufradeinheit 60 im Inneren
des Nabenteils gelegen ist.
Es wird nun auf den Bereich des oberen Endes 81 des Nabenteils
80 Bezug genommen. In den Fig. 4 bis 8 ist gezeigt, daß
in diesem Bereich eine Mehrzahl türmchenartiger Vorsprünge
vorhanden ist, die sich am Ende 81 nach oben erstrecken.
Das zentrale Drehlager 93 weist einen Innendurchmesser D 6
auf, der etwa dem Durchmesser D 3 des Schwenklagerzapfens
21 entspricht, um eine Relativdrehung zwischen dem Schwenk
lagerzapfen 21 und der Laufradeinheit 60 zu ermöglichen.
Zwei Schrauben-Drehfedern, nämlich die Rückbremsfeder 42
und die Montagefeder 44, sind auf dem gestuften Teil 28
des Schwenklagerzapfens 21 angeordnet. Um die Federn 42
und 44 unterzubringen, ist der Innendurchmesser D 7 am Ende
81 des Nabenteils, der durch die Innenwandung 94 definiert
ist, größer gewählt als der Außendurchmesser der Federn
42, 44.
Die Mehrzahl der türmchenartigen in den Fig. 4 bis 8 ge
zeigten Vorsprünge stellt Federanschläge zur Verfügung,
die für die richtige Funktion der Spannvorrichtung 10 er
forderlich sind. Genauer gesagt, bildet ein erster bogen
förmiger Turmteil 108 Federabstützflächen oder Anschläge
101 und 104, während ein zweiter bogenförmiger Turmteil
107 Federabstützflächen oder Anschläge 102, 103 und 105
bildet. Der Anschlag 103 ist, wie es durch eine gestrichelte
Linie in den Fig. 4, 7 und 8 angegeben ist, unterhalb des
Turmteiles 107 eingeschnitten, um Toleranzen der Montage
feder 44 aufzunehmen. Das Ende 134 der Feder 44 berührt
den Anschlag 103 nicht. Zwei zueinander parallele Schlüssel
flächen 106, die bei Einbau und Einstellung der Spannvor
richtung 10 Verwendung finden, sind in Fig. 4, 7 und 8 sicht
bar.
Fig. 1, auf die nun zurückgekommen wird, zeigt in Kombination
mit Fig. 4 bis 8, daß die Antriebsfeder 40 zwischen die
Schwenkeinheit 20 (im einzelnen dargestellt in Fig. 2) und
die Laufradeinheit 60 (im einzelnen dargestellt in Fig. 3)
eingefügt ist. Die Antriebsfeder 40 ist eine kreisrunde
Schrauben-Drehfeder mit einer vorbestimmten Anzahl von Win
dungen. Die Feder 40 endigt in sich in Längsrichtung er
streckenden, freien Enden 120 und 121, die an einander entge
gengesetzten Seiten der Feder liegen. Das sich in Längs
richtung erstreckende untere Ende 120 paßt in das Loch 30
des Flansches 22 des Schwenklagerzapfens 21, und das sich
in Längsrichtung erstreckende obere Ende 121 paßt in die
Vertiefung 89 im Nabenteil 80, wenn die Schwenkeinheit 20
vollständig in die Laufradeinheit 60 eingesetzt ist.
Die Rückbremsfeder 42, die als eine kreisrunde Schrauben-
Drehfeder (Linksschraube) ausgebildet ist, weist ein unteres
Ende 132 und ein oberes Ende 131 auf. Das Ende 131 der Feder
weist einen sich radial nach auswärts erstreckenden Teil
auf, der in einer Endbiegung, die um 90° abgebogen ist,
endigen kann. Die Rückbremsfeder 42 ist auf dem Teil 28
des Schwenklagerzapfens 21 in einer einen Reibschluß erzeu
genden Weise angeordnet, so daß sie an dem Schwenklagerzapfen
21 fest angreift, wenn sie um diesen in einer Drehrichtung
gedreht wird, jedoch in der Art einer Freilaufkupplung freier
rutscht oder freiläuft, wenn die Drehung in der entgegen
gesetzten Drehrichtung erfolgt.
Fig. 7 zeigt, daß die Rückbremsfeder 42 bei dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel entgegen dem Uhrzeigersinn (siehe Bogen
pfeil) gewickelt ist.
Im eingebauten Zustand ist die Rückbremsfeder 42 innerhalb
der Innenwandung 94 des oberen Bereichs des Nabenteiles
80 eingeschlossen. Die Torsionskraft der Feder kann natür
lich aufgrund der Eigenschaften der Rückbremsfeder 42 vor
gewählt werden. Zusätzlich kann die Formgebung der Feder
42 im Hinblick auf die Torsionskraft und die Freilaufrei
bung bei Vorwärts- und Rückwärtsdrehung auf dem Schwenk
lagerzapfen 21 in geeigneter Weise gewählt sein.
Die Montagefeder 44, ebenfalls eine runde Schrauben-Dreh
feder (Rechtsschraube), weist ein unteres Ende 134, das
sich radial nach außen erstreckt, sowie ein oberes Ende
133 auf, das sich ebenfalls radial nach außen erstreckt
und in einem um 90° abgebogenem Endstück auslaufen kann.
Im zusammengebauten Zustand liegen die Federn 42 und 44
innerhalb der Bohrung mit der Innenwandung 94 im oberen
Bereich des Nabenteils 80, wobei sie den Schwenklagerzapfen
21 umringen. Eine flache Haltescheibe 50 mit einer zentralen
Öffnung, deren Durchmesser größer ist als der Durchmesser
D 3 des Schwenklagerzapfens 21, und mit einem äußeren Durch
messer, der größer ist als derjenige des Nabenteils 80,
hält die Federn in dem Ringraum zwischen der Innenwandung
94 und dem Teil 28 des Schwenklagerzapfens. Die Haltescheibe
50 weist ein Paar einander gegenüberliegender Schlüsselflächen
und eine nach unten vorspringende Lippe 52 auf, die in dem
Zwischenraum zwischen den Anschlägen 104 und 105 der Turmteile
107 bzw. 108 aufgenommen ist, um die Schlüsselflächen der
Scheibe parallel zu den Schlüsselflächen 106 der Turmteile
107, 108 auszurichten. Die Nut 24 (Fig. 2) des Schwenklager
zapfens 21 ist dazu vorgesehen, einen äußeren runden Schnapp
ring oder Sprengring 58 aufzunehmen, um die gesamte Spann
vorrichtung 10 als eine Einheit zu sichern.
Der Zusammenbau der Riemen-Spannvorrichtung 10 wird vor
zugsweise damit begonnen, daß die Schlüsselflächen 38 am
Ende 23 der Schwenkeinheit 20 in einen Schraubstock oder
eine Spannvorrichtung eingespannt werden. Der Radreif 61
wird mit dem Außenring 71 der Kugellagereinheit 70 verbunden,
beispielsweise indem der Radreif 61 durch Spritzgießen auf
dem Außenring 71 geformt wird. Der exzentrische Nabenteil
80, einschließlich des Trägersteges 83 und dessen Randes
85, wird durch Spritzgießen am Innenring 72 der Kugellagerein
heit 70 geformt.
Die Antriebsfeder 40 weist einen Durchmesser auf, der gleich
groß wie oder etwas größer als der Durchmesser D 5 an der
Innenwandung 88 ist. Daher muß die Feder 40 etwas zusammen
gewunden werden, um ihren äußeren Durchmesser so weit zu
verringern, daß sie in die Bohrung an der Innenwandung 88
paßt. Das freie Ende 121 der Antriebsfeder 40 wird in die
Vertiefung 89 im Nabenteil 80 eingesetzt und dadurch lage
fixiert. Die Antriebsfeder 40 kann nun freigegeben werden,
da sie an weiterer Entspannung durch die Innenwandung 88 ge
hindert wird. Der Nabenteil 80 wird nun koaxial mit der
Schwenkeinheit 20 zusammengebracht und gedreht, bis das
freie Ende 121 der Antriebsfeder 40 in dem Loch 30 des Flan
sches 22 zu sitzen kommt. Das mit der Abschrägung 84 versehene
Ende 82 des Nabenteils 80 wird in den Dämpferring 33 ein
gepaßt. Die Dämpferelemente 35 können jetzt oder später
in den Dämpferring 33 eingebaut werden, falls sie nicht
schon zuvor eingebaut wurden. Wenn der Nabenteil 80 in dem
Ring 33 positioniert ist, liegt die Schulter 91 des Drehlagers
93 an der Schulter 19 an der Stufe des Drehlagerzapfens
21 an. Die Dämpferelemente 35 und die kreisrunde Haltering
feder 36 sollten nun eingebaut werden, falls nicht schon
geschehen.
Wenn der Nabenteil 80 vollständig auf den Schwenklagerzapfen
21 aufgesetzt und vollständig in die Dämpfereinheit 32 ein
geführt ist, wird die Rückbremsfeder 42 etwas aufgedreht,
so daß sie über den Durchmesser D 3 des oberen Teils 28 des
Zapfens paßt, und das untere Ende 132 der Feder 42 wird
über den Schwenklagerzapfen 21 geführt und freigegeben.
Es wird darauf geachtet, daß das obere Ende 131 zwischen
den Anschlägen 104 und 105 der Turmteile 108 bzw. 107 zu
liegen kommt. Als nächstes wird die Montagefeder 44 auf
gedreht, so daß sie über den Schwenklagerzapfen 21 paßt,
und wird dann vollständig auf diesen aufgeschoben, wobei
das untere Ende 134 zwischen den Anschlägen 101 und 103
der Turmteile 107 bzw. 108 zu liegen kommt und das obere
Ende 133 zwischen den Anschlägen 101 und 102 der Turmteile
107 bzw. 108 liegt. Zu beachten ist, daß der Anschlag 103
am Grund des Anschlags 102 eingeschnitten ist. Die Halte
scheibe 50 und der Sprengring 58 werden nun über dem Schwenk
lagerzapfen 21 in Stellung gebracht, wobei der Sprengring
in der Nut 24 zu sitzen kommt, wodurch der Zusammenbau been
digt ist.
Unter Verwendung eines üblichen Mutterschlüssels oder der
gleichen, wird mit Hilfe der Schlüsselflächen 106 die Lauf
radeinheit 60 in dem dem Entspannen des Riemens 122 ent
sprechenden Drehsinn relativ zu der Schwenkeinheit 20 ver
dreht (im Uhrzeigersinn bei dem bevorzugten Ausführungs
beispiel), um die Antriebsfeder 40 vorzuspannen. Dieses
Aufziehen oder Vorspannnen der Feder erfolgt, um die An
triebsfeder 40 auf einen vorbestimmten Federkraftpegel ein
zustellen, der die gewünschte "optimale" Riemenspannung
erzeugt. Die Größe der Spannung bestimmt sich in Abhängig
keit von der Torsionskraft der Antriebsfeder 40, der Geo
metrie der Laufradeinheit und deren Gehäuse sowie dem Um
schlingungswinkel des Riemens. Die Berechnung dieser Spannung
ist in der USA-Patentanmeldung 07/2 23 376 des Anmelders
näher beschrieben, und die Lehre dieser Anmeldung ist durch
Bezugnahme hier als Offenbarung eingeschlossen. Während
diese Drehung stattfindet, ist der Anschlag 104 des Turm
teils 108 in Anlage am oberen Ende 131 der Rückbremsfeder
42, und diese wird in einer ihren Wickel zusammenziehenden
Drehrichtung (im Uhrzeigersinne) gespannt. Auf die Rück
bremsfeder 42 muß ein ausreichend hohes Drehmoment ausge
übt werden, um die Reibungskraft zu überwinden, mit der
die Rückbremsfeder 42 am Schwenklagerzapfen 21 angreift,
um zu erreichen, daß sich die Rückbremsfeder 42 auf dem
Schwenklagerzapfen 21 verdreht. Diese Uhrzeigerdrehung ist
zu der normalen Überlauf- oder Freilaufkupplungsrichtung
entgegengesetzt. Während diese Drehung stattfindet, berührt
der Anschlag 102 des Turmteils 107 das Ende 133 der Mon
tagefeder 44 und spannt diese in einer den Wickel aufweitenden
Richtung (das heißt im Uhrzeigersinne) vor, wodurch sich
die Montagefeder 44 frei auf dem Schwenkzapfen 21 drehen
kann. Nachdem eine genügende Anzahl von Umdrehungen durch
geführt ist, um die Antriebsfeder 40 relativ zu der Schwenk
einheit 20 vorzuspannen, wird das obere Ende 133 der Montage
feder 44 weiter im Uhrzeigersinn verdreht, bis es am Anschlag
101 anliegt. Das untere Ende 134 der Montagefeder 44 dreht
sich unter dem Anschlag 102 in dem Bogen zwischen den An
schlägen 101 und 103. Die Montagefeder 44 wird in eine Sperr
position gedrängt, so daß die Wicklungsschraube der Montage
feder 44 den Schwenklagerzapfen 21 ergreift, um eine Relativ
drehung der Spannvorrichtung 10 auf dem Schwenklagerzapfen
21 zu blockieren und dadurch ein Entspannen der "aufgezoge
nen" Antriebsfeder zu verhindern. Der Zusammenbau der Spann
vorrichtung 10 ist in diesem Stadium beendet. Sie kann nun
an einen Motor angebaut oder verpackt und versandt werden,
um an anderer Stelle eingebaut zu werden, beispielsweise
in der Montagehalle eines Fabrikationsbetriebs oder an einem
Einsatzort.
Während Fig. 7 die Spannvorrichtung 10 in dem zusammenge
bauten, nicht eingebauten Zustand zeigt, zeigt Fig. 8 die
Spannvorrichtung 10 in dem eingebauten Zustand, bei dem
der Riemen 122 gespannt wird. Angenommen, daß die Wellen
und Riemenscheiben des betreffenden Motors richtig position
iert sind und der Treibriemen über diese Wellen und Riemen
scheiben geführt ist, kann nun die Spannvorrichtung 10 bei
diesem Motor 150 (Fig. 1) eingebaut werden. Die Spannvor
richtung 10 wird an dem Motor in der Nähe des zu spannen
den Riemens in einer vorbestimmten Winkelposition angebracht
und mit einem Schraubbolzen 145 befestigt, der in eine Gewin
debohrung 143 eingreift. Die vorbestimmte Winkelposition
kann auf verschiedene Weise angezeigt werden, beispiels
weise mittels einer einfachen Anzeigelinie oder mehreren
Linien an der Anlagefläche des Motors oder mit Hilfe eines
Paßkörpers an dem Flansch 22 der Spannvorrichtung 10 der
in eine Paßvertiefung 140 an der Anlagefläche des Motors
150 eingreift und dadurch die Spannvorrichtung 10 paßgenau
ausrichtet, so daß in einer im wesentlichen narrensicheren
Weise der Einbau so erfolgt, daß die gewünschte "optimale"
Riemenspannung erhalten wird. Die Spannvorrichtung 10 wird
nun ausgelöst oder freigegeben, um zu ermöglichen, daß die
Vorspannkraft auf den Riemen einwirken kann. Dieses Auslösen
geschieht, indem man das untere Ende 134 der Montagefeder
44 in der dem Spannnen des Riemens entsprechenden Drehrichtung
(entgegen dem Uhrzeigersinn bei diesem Ausführungsbeispiel)
bewegt. Diese Bewegung ermöglicht, daß die Montagefeder
44 lose wird und auf dem Schwenklagerzapfen 21 rutscht oder
freiläuft, wodurch der Nabenteil 80 freigegeben und ermöglicht
wird, daß der exzentrische Radreif 61 in die den Riemen
spannende Position gegen den Riemen 122 hin schwingt. Wenn
dies geschieht, dreht sich der Anschlag 105 entgegen dem
Uhrzeigersinn gegen das Ende 131 der Rückbremsfeder 42 hin
und bewirkt, daß sich diese vorübergehend löst und auf dem
Schwenklagerzapfen 21 rutscht. Wenn die Antriebsfeder 40
das Spannen des Riemens mit der vorbestimmten Spannung durch
geführt hat und der Nabenteil 80 sich nicht weiter in der
den Riemen spannenden Richtung (entgegen dem Uhrzeigersinn
beim Ausführungsbeispiel) dreht, wird das untere Ende 134
der Montagefeder 44 weitergedreht, bis das obere Ende 133
der Montagefeder 44 den Anschlag 102 berührt. Der Einbau
ist nunmehr abgeschlossen und der Riemen 122 mit der vorbe
stimmten Kraft gespannt. Es kann wünschenswert sein, die
endgültige Einstellung der Montagefeder 44 zu wiederholen,
nachdem sich der Motor um einige Umdrehungen gedreht hat
und der genaue Sitz des Riemens in den einzelnen Riemen
scheiben zustandegekommen ist, mit denen der Riemen in Ein
griff ist.
Obgleich lediglich ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel im
einzelnen dargestellt und erläutert wurde, versteht es sich,
daß vielfältige Abwandlungen und Weiterbildungen der vor
liegenden Erfindung im Lichte der obigen Lehre und im Rahmen
der beigefügten Ansprüche durchführbar sind, ohne den Bereich
der Erfindung zu verlassen.
Alle in der vorstehenden Beschreibung erwähnten sowie auch
die nur allein aus der Zeichnung entnehmbaren Merkmale sind
als weitere Ausgestaltungen Bestandteile der Erfindung, auch
wenn sie nicht besonders hervorgehoben und insbesondere nicht
in den Ansprüchen erwähnt sind.
Claims (15)
1. Riemen-Spannvorrichtung (10) zum Aufbringen einer
spannenden Kraft auf einen Endlosriemen (122), der längs
einer Bewegungsbahn geführt ist, die folgende Merkmale auf
weist:.
- a) einen Schwenklagerzapfen (21), der in der Nähe der Bewe gungsbahn des Riemens (122) anbringbar ist und eine Schwenk achse (26) definiert;
- b) ein den Riemen (122) berührendes Spannrad (61);
- c) eine drehbare Radeinheit (60) mit einer zentralen Achse (90) und einem exzentrischen Nabenteil (80), der mit einer Exzenterachse koaxial ist, wobei der genannte Naben teil (80) koaxial zu der genannten Schwenkachse (26) und der Exzenterachse ist, die genannte Radeinheit (61) dazu vorgesehen ist, um das den Riemen (122) berührende Spannrad (61) für das Spannen des Riemens (122) zu be lasten, und der genannte Nabenteil (80) eine Mehrzahl von Federanschlagflächen (101 bis 105) aufweist, die zumindest einen Bogen definieren, der in einem Radial abstand von der genannten Exzenterachse gelegen ist;
- d) einen Dreh-Kraftantrieb (40) mit einem ersten festgelegten Ende (120), das einen Radialabstand von der genannten Schwenkachse (26) aufweist, und einem zweiten Ende (121), das in dem Nabenteil (80) festgelegt ist, um die genannte Radeinheit (60) und das genannte, den Riemen (122) berüh rende Spannrad (61) in die Bewegungsbahn des Riemens (122) zu drängen, um diesen zu spannen; und
- e) eine Schrauben-Gegendrehfeder (42) mit einem ersten Ende (131), das innerhalb des genannten Bogens mit dem Naben teil (80) bewegbar gekoppelt ist, um ein in Drehschritten wirkendes Gegendrehmoment zu erzeugen, und deren zweites Ende unter Bildung einer Freilaufkupplung mit dem Umfang des Schwenklagerzapfens (21) auf diesem angeordnet ist, um eine näherungsweise im Freilauf erfolgende Bewegung um den genannten Schwenklagerzapfen (21) in einer ersten Richtung zuzulassen; wodurch der genannte Dreh-Kraftantrieb (40) in die Lage versetzt wird, in der ersten Drehrichtung eine Spannung in dem genannten Riemen (122) zu erzeugen, und wobei die genannte Gegendrehfeder (42) eine Gegendrehung in Inkrementen zuläßt, die durch den genannten Bogen bestimmt sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch
zumindest drei den Nabenteil (80) berührende Dämpferelemente
(35) aus elastomerem Werkstoff für die Dämpfung von Schwingungen
des Nabenteils (80) sowie durch eine diesen in einem Teil
abschnitt seiner Länge umgebende Einrichtung (36) zur feder
nachgiebigen Lageeinstellung der Dämpferelemente (35).
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Schwenklagerzapfen (21) ein oberes Ende
(25) und ein unteres Ende (23) mit einem radialen Flansch
(22) aufweist und daß in diesem ein Loch (30) für die Aufnahme
des ersten Endes (120) des Dreh-Kraftantriebes (40) vorgesehen
ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3 für die Verwendung
bei einer Maschinenanlage mit einer in der Nähe der Bewegungs
bahn des Riemens (122) befindlichen Anbringfläche (150),
dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Anbringfläche (150)
in einem Radialabstand von der Schwenkachse (26) mindestens
eine Vertiefung (140) aufweist, in die das sich durch das
Loch (30) im Flansch (22) erstreckende Ende (120) des Dreh-
Kraftantriebes (40) einführbar ist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekenn
zeichnet durch eine eine bidirektionale Kupplung bildende
Schraubenfeder (44), die auf dem Schwenklagerzapfen (21)
angeordnet ist, sowie durch eine zusätzliche Gruppe von
am Nabenteil (80) befindlichen sich radial erstreckenden,
einen zweiten Bogen definierenden Federanschlagflächen (101,
102, 103), die im Radialabstand zu der Exzenterachse ange
ordnet sind, um den Dreh-Kraftantrieb (40) lösbar zu blockie
ren.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, bei der der Schwenk
lagerzapfen (21) rund ist und einen Außendurchmesser (D 3)
aufweist, der größer ist als der Innendurchmesser der Schrau
benfeder (44) der bidirektionalen Kupplung.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch
gekennzeichnet, daß der Schwenklagerzapfen (21) hohl ist.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, daß der Dreh-Kraftantrieb (40) eine Schrau
benfeder aufweist.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch
gekennzeichnet, daß der Schwenklagerzapfen (21) rund ist
und einen Außendurchmesser (D 3) besitzt, der größer ist
als der Innendurchmesser der Schrauben-Gegendrehfeder (42).
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch
gekennzeichnet, daß die Radeinheit (60) in einer zu der
zentralen Achse (90) senkrechten Ebene drehbar ist und sich
der Schwenklagerzapfen (21) durch diese Ebene hindurch er
streckt.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
dadurch gekennzeichnet, daß sich der Nabenteil (80) durch
die Ebene der Radeinheit (60) hindurch erstreckt.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11,
dadurch gekennzeichnet, daß sich der Schwenklagerzapfen
(21) koaxial zum Nabenteil (80) durch diesen hindurch und
der Nabenteil (80) sich durch die Ebene der Radeinheit (60)
hindurch erstrecken.
13. Vorrichtung nach Anspruch 4 und mindestens einem
der übrigen vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß der Schwenklagerzapfen (21) an einer festgelegten Stelle
der Anbringfläche (150) der Maschinenanlage in der Nähe
des Riemens (122) befestigt ist.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13,
dadurch gekennzeichnet, daß sowohl die zentrale Schwenk
achse (26) als auch die Exzenterachse innerhalb der kreis
runden, abstützenden Lagereinheit (70) der Laufradeinheit
(60) gelegen sind.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14,
dadurch gekennzeichnet, daß sie zum Spannen des endlosen
Riemens (122) auf dessen gesamter Länge vorgesehen ist.
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