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Sachgebiet
der Erfindung
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Die
Erfindung betrifft Installationswerkzeuge für Kraftübertragungsriemen und insbesondere
Riemeninstallationswerkzeuge, die mehrere flexibel miteinander verbundene
Segmente zum Angreifen an einer Riemenscheibe aufweisen und bei
denen jedes Segment eine Riementragfläche hat, mittels derer ein flexibler
Riemen progressiv auf eine Riemenscheibe oder eine Leerlaufscheibe
geführt
wird.
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Technischer
Hintergrund der Erfindung
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Riemenantriebssysteme
stellen eine signifikante und weithin verwendete Form der mechanischen
Kraftübertragung
dar. Generell läuft
ein Riemen zwischen zwei oder mehr Riemenscheiben oder Leerlaufscheiben
um, bei denen es sich insbesondere um eine Antriebs- oder angetriebene
Riemenscheibe und/oder um eine oder mehrere Leerlaufscheiben handelt.
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Zur
wirksamen Kraftübertragung
zwischen den Antriebsriemenscheiben und den angetriebenen Riemenscheiben
ist der Riemen mit einer vorbestimmten Vorbelastung oder Spannung
installiert. Der Betrag der Spannung ist generell eine Funktion der
an den Antrieb gestellten PS- und Drehmoment-Anforderungen. Erhöhte PS-
und Drehmoment-Anforderungen erfordern generell eine entsprechend
angepasste Verstärkung
der Riemenspannung.
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Um
die korrekte Spannung aufzubringen, werden eine oder mehrere der
Riemenscheiben gelockert, um die Welle oder die Wellen derart bewegen zu
können,
dass der Riemen einen schlaffen Zustand einnehmen kann. Dann wird
der Riemen um die Riemenscheiben geschlungen. Daraufhin wer den die eine
oder die mehreren gelockerten Riemenscheiben in eine vorbestimmte
Position gezogen oder gespannt, so dass in dem Riemen eine Spannung
erzeugt wird. Diese Vorgänge
erfordern ein mechanisches Einstellen der Riemenscheibe(n), um die
korrekte Vorbelastung auf den Riemen aufbringen zu können.
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Zum
Installieren von Riemen an Riemenscheibensystemen können auch
andere Verfahren verwendet werden. Bei Systemen mit automatischer Spannapparatur
oder automatischem Spannteil wird das Spannteil eingesetzt, der
Riemen über
dem Spannteil platziert und das Spannteil dann losgelassen, so dass
es sich in seine Betriebsstellung bewegt und dadurch den Riemen
spannt.
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Bei
Riemensystemen ohne Spannteil wird ein Riemen um die Riemenscheibe(n)
gewickelt, und dann wird eine Riemenscheibe mittels eines Auslegers,
Stifts oder einer ähnlichen
Vorrichtung in ihre gespannte Endposition gebracht.
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Gemäß einem
weiteren Verfahren zum Installieren eines Riemens wird ein Werkzeug
verwendet, mit dem der Riemen in eine Riemenscheibennut gedrückt wird,
ohne dass ein mechanisches Einstellen der Riemenscheiben vorgenommen
wird. Das Werkzeug wird nahe einer Riemenscheibe appliziert. Während die
Riemenscheibe gedreht wird, dehnt das Werkzeug den Riemen, während es
den Riemen seitlich in eine Riemenscheibennut zwingt.
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Repräsentativ
für den
Stand der Technik ist das Europäische
Patent Nr. 0 831 247 B1 von Hutchinson, das ein Werkzeug mit einem
radialen Andrückbereich
beschreibt, der gegen einen Umfangsbereich der Riemenscheibe anliegt,
wobei er einen Riemen von der Riemenscheibe weghält, bis der Riemen eine im
Abstand von einer Riemenscheibenoberfläche gelegene Ebene erreicht.
Dann wird der Riemen in die Riemenscheibennut gedrückt.
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Repräsentativ
für den
Stand der Technik ist ferner das U.S.-Patent Nr. 4,193,310 (1980)
von Boyer et al., das eine Riemenscheibe mit einer Divergiervorrichtung
beschreibt, die radial sowie seitlich von dem Rand verläuft, um
an dem Riemen anzugreifen und den Riemen auf den Riemenscheibenrand
zu setzen. Bei dieser Erfindung ist keine Tragfläche zum allmählichen
Aufziehen des Riemens auf eine Riemenscheibe, sondern stattdessen
ein Stift vorgesehen, der den Riemen abrupt in die Riemenscheibennut
hinein biegt.
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Bei
dieser Vorrichtung des Standes der Technik wird der Riemen gezwungen,
sich über
mit kleinem Radius versehene Teile des Werkzeugs zu biegen, was
hohe Spannungskonzentrationen verursacht, die den Riemen während der
Installation beschädigen.
Zudem werden beim Hineindrücken
des Riemens in die Nut die Seitenwände des Riemens aufgrund hoher
Seitenkräfte
beschädigt.
Schließlich können durch
die Querbewegung des Riemens während
dessen Einführung
in die Riemenscheibennut die Riemenrippen beschädigt werden.
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Es
besteht Bedarf an einem Riemeninstallationswerkzeug, das mehrere
Segmente aufweist, die an einem Riemenscheibenrand angreifen. Es
besteht Bedarf an einem Riemeninstallationswerkzeug, das flexibel
miteinander verbundene Segmente aufweist. Es besteht Bedarf an einem
Riemeninstallationswerkzeug mit Segmenten, die zusammen eine gekrümmte Riementragfläche bilden.
Bedarf besteht an einem Riemeninstallationswerkzeug mit mehreren Segmenten,
die jeweils eine normal zur Riementragfläche verlaufende Fläche aufweisen,
um einen Riemen in die Riemenscheibennut zu zwingen. Die vorliegende
Erfindung erfüllt
diese Erfordernisse.
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In
SU 100 4695 ist ein weiteres
Werkzeug beschrieben, das den nächstliegenden
Stand der Technik bildet. Dieses Werkzeug weist eine Anzahl von
Kettensegmenten, von denen jedes eine Riementragfläche hat,
und ein Kopfstück
mit einer Kopfstück-Riementragfläche auf,
die mit einem Segment verbunden ist, wobei jedes Segment ferner
eine Andrückfläche hat und
jede Andrückfläche im Wesentlichen
mit einer benachbarten Andrückfläche ausgerichtet
ist.
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Überblick über die
Erfindung
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Der
Hauptaspekt der Erfindung besteht in der Schaffung eines Riemeninstallationswerkzeugs, das
mehrere Segmente aufweist, die an einem Riemenscheibenrand angreifen.
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Ein
weiterer Aspekt der Erfindung besteht in der Schaffung eines Riemeninstallationswerkzeugs, das
flexibel miteinander verbundene Segmente aufweist.
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Ein
weiterer Aspekt der Erfindung besteht in der Schaffung eines Riemeninstallationswerkzeugs mit
Segmenten, die zusammen eine gekrümmte Riementragfläche bilden.
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Ein
weiterer Aspekt der Erfindung besteht in der Schaffung eines Riemeninstallationswerkzeugs mit
mehreren Segmenten, die jeweils eine normal zur Riementragfläche verlaufende
Fläche
aufweisen, um einen Riemen in die Riemenscheibennut zu zwingen.
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Weitere
Aspekte der Erfindung werden in der folgenden Beschreibung der Erfindung
und den beigefügten
Zeichnungen dargestellt oder sind aus diesen ersichtlich.
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Die
Erfindung betrifft ein Riemeninstallationswerkzeug gemäß Anspruch
1 zum Installieren eines flexiblen Riemens an einer Riemenscheibe.
Das Werkzeug weist mehrere Segmente auf. Jedes Segment weist eine
im Wesentlichen flache Riementragfläche und eine Lippe zum Angreifen
an einem Riemenscheibenrand auf. Ein flexibler Konnektor verbindet
die Segmente mit einem Kopfstück,
das flexibel an einem Ende der Folge von Seg menten befestigt ist.
Sämtliche
Riementragflächen
bilden im zusammengefügten
Zustand eine im Wesentlichen bogenförmige Fläche, deren Radius im Wesentlichen
gleich dem Radius einer Riemenscheibe ist. Das Werkzeug greift an
dem Rand einer Riemenscheibe an, wobei es der Krümmung des Riemenscheibenrands
konform ist. Die Riementragfläche
beschreibt eine sich verjüngende
Riementragfläche.
Eine normal zur Riementragfläche
verlaufende Fläche
an jedem Segment drückt
einen Riemen von dem Werkzeug auf eine Riemenscheibe, während die
Riemenscheibe gedreht wird.
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Kurzbeschreibung
der Zeichnungen
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Die
beigefügten
Zeichnungen, auf die in der Beschreibung verwiesen wird und die
einen Teil der Beschreibung bilden, zeigen bevorzugte Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung und dienen zusammen mit der Beschreibung
dazu, die Prinzipien der Erfindung zu erläutern.
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1 zeigt
eine von oben betrachtete perspektivische Ansicht des Riemeninstallationswerkzeugs.
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2 zeigt
eine von unten betrachtete perspektivische Ansicht des Riemeninstallationswerkzeugs.
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3 zeigt
eine von oben betrachtete perspektivische Ansicht des Werkzeugs.
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4 zeigt
eine seitliche perspektivische Ansicht eines Kopfstücks.
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5 zeigt
eine seitliche perspektivische Ansicht eines Segments.
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6 zeigt
eine teilweise explodierte Ansicht des Werkzeugs.
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7 zeigt
eine perspektivische Ansicht des Werkzeugs bei Angriff an einer
Riemenscheibe.
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8 zeigt
eine Draufsicht auf eine alternative Ausführungsform.
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9 zeigt
eine perspektivische Ansicht der alternativen Ausführungsform
gemäß 8.
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Detaillierte
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
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1 zeigt
eine von oben betrachtete perspektivische Ansicht des Riemeninstallationswerkzeugs.
Das Werkzeug 10 weist mehrere Segmente 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17 und
ein Kopfstück 18 auf. Jedes
Segment ist bewegbar mit jedem benachbarten Segment verbunden, und
das Kopfstück 18 ist bewegbar
mit einem Ende der Segmentfolge verbunden; dabei ist jede Komponente
mit der benachbarten Komponente durch einen flexiblen Konnektor 30 verbunden,
siehe 6. Jedes Segment und das Kopfstück können je
nach den Anforderungen des Benutzers ein metallisches Material oder
ein im Wesentlichen nichtmetallisches Material aufweisen.
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Jedes
Segment 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17 weist
eine Riementragfläche 21, 22, 23, 24, 25, 26 bzw. 27 auf.
Die Oberflächenbereiche
sämtlicher
Riementragflächen
nehmen von der (größten) Oberfläche 21 zu
der (kleinsten) Oberfläche 27 hin
ab, wobei diese Abnahme eine Funktion eines Winkels Φ (siehe 5)
ist, dessen Scheitel an einem dem Kopfstück gegenüberliegenden Ende entlang einer
Achse des Werkzeugs an der Oberfläche 27 liegt, wobei
der Winkel von dem Segment 17 (dem kleinsten Bereich) zu
dem Segment 11 (dem größten Bereich)
verläuft. Normal-Andrückflächen 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37 verlaufen
im Wesentlichen normal zu den jeweiligen Riementragflächen für jedes
Segment, können
jedoch auch je nach den Erfordernissen des Benutzers unter einem
leichten Winkel von der Normalen eingestellt sein. Die Flächen 31 bis 37 drücken bei
Drehung der Riemenscheibe einen Riemen allmählich zu einer Riemenscheibe
hin, wie hier noch an anderer Stelle beschrieben wird.
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Das
Kopfstück 18 weist
eine gekrümmte
Riementragfläche 19 auf.
Die gekrümmte
Tragfläche 19 grenzt
an die Tragfläche 20 an,
welche an die an dem Segment 11 ausgebildete Riementragfläche angrenzt.
Lippen 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48 verlaufen ausgehend
von einem Ende der Segmente 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17 bzw.
des Kopfstücks 18 an
einer Seite ihres jeweiligen Segments, die den Normalflächen 31, 32, 33, 34, 35, 36 bzw. 37 gegenüberliegt. Diese
Lippen greifen an einem Rand einer Riemenscheibe an; siehe 7.
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2 zeigt
eine von unten betrachtete perspektivische Ansicht des Riemeninstallationswerkzeugs.
Jedes Segmentteil oder -ende 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57 ist
verjüngt
ausgebildet, so dass das Werkzeug eine gekrümmte Form annehmen kann, die
an die Außenränder einer
großen
Vielfalt von Riemenscheiben unterschiedlicher Radien anpassbar ist. Das
verjüngte
Ende jedes Segments erzeugt zwischen benachbarten Segmenten einen
Winkelabstand α,
der jedes Segment daran hindert, in Anlage an ein benachbartes Segment
zu gelangen, wenn das Werkzeug um einen Riemenscheibenrand gelegt wird.
Dadurch kann das Werkzeug in korrekte Konformität an die Krümmung eines Riemenscheibenrands
gelangen, ohne sich einzufressen.
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3 zeigt
eine von oben betrachtete perspektivische Ansicht des Werkzeugs.
Die verjüngte oder
sich verjüngende
Ausgestaltung der Riementragflächen 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27 ist
deutlich ersichtlich.
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4 zeigt
eine seitliche perspektivische Ansicht eines Kopfstücks. Es
sind flexible Konnektoren 30 gezeigt, die unter die Riementragfläche 20 geklemmt
sind. Die Fläche 20 kann
mittels Gewinde-Befestigungsteilen oder beliebiger anderer auf den
Gebiet bekannter Vorrichtungen (nicht gezeigt) an das Kopfstück 18 geklemmt
sein. Die Fläche 20 kann
auch einstückig
mit dem Kopfstück 18 ausgebildet
sein. Gemäß einer
alternativen Ausführungs form kann
der flexible Konnektor einstückig
mit jedem Segment ausgebildet sein, z.B. indem jedes Segment und
Kopfstück
um den flexiblen Konnektor herum angeformt oder gegossen ist. Gemäß einer
weiteren Ausführungsform
sind nur die Endteile, nämlich das
Kopfstück 18 und
das Segment 17, an den flexiblen Konnektor 30 geklemmt,
wobei die zwischenliegenden Segmente einfach in Gleiteingriff mit
dem flexiblen Konnektor 30 stehen.
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5 zeigt
eine seitliche perspektivische Ansicht eines Segments. Die flexiblen
Konnektoren 30 sind unter die Fläche 21 geklemmt gezeigt.
Die flexiblen Konnektoren 30 können jedes beliebige auf dem
Gebiet bekannte flexible elastische Material aufweisen, wie z.B.
Metalldraht, Drahtgeflecht, thermoplastischen Cord, Nylon-Monofilament
und dgl. Die Fläche 21 kann
mittels Gewinde-Befestigungsteilen oder beliebiger anderer auf den
Gebiet bekannter Vorrichtungen (nicht gezeigt) an das Segment 11 geklemmt
sein. Die Fläche 21 und
das Segment 11 können
auch als ein einziges Teil vorgesehen sein. Der Winkel Φ beschreibt
die verjüngte
Ausgestaltung der Riementragflächen.
Der Winkel Φ liegt
im Bereich von 5° bis
20°.
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Ein
verjüngter
unterer Teil 51 des Segments 11 beschreibt einen
Winkel β,
dessen Scheitel zur Drehmitte einer Riemenscheibe gerichtet ist.
Das verjüngte
Ende mit dem Winkel β ermöglicht,
dass der Biegeeingriff des Werkzeugs konform mit dem Rand einer
Riemenscheibe erfolgt. Ferner drückt
der Teil 51 an eine Riemenscheibenseite, wenn die Werkzeuglippe
an einem Riemenscheibenrand angreift (nicht gezeigt, siehe 7).
Auch die Segmente 12, 13, 14, 15, 16, 17 weisen
untere Teile 52, 53, 54, 55, 56 bzw. 57 auf,
die jeweils in der für
das Teil 51 beschriebenen Weise verjüngt ausgebildet sind, und sämtliche
benachbarten Segmente beschreiben zwischen sich den Einschlusswinkel α, wie anhand von 2 beschrieben
wurde.
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Gemäß einer
alternativen Ausführungsform sind
die Segmente aus einem Kunststoff oder einem nichtmetallischen Material
ausgebildet, wobei der flexible Konnektor in und zwischen die Segmente
eingeformt ist und somit das Werkzeug als ein einziges monolithisches
Stück geformt
ist.
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6 zeigt
eine teilweise explodierte Ansicht des Werkzeugs. Es ist gezeigt,
wie sich die flexiblen Konnektoren 30 zwischen sämtlichen
Segmenten und dem Kopfstück
erstrecken. Jedes Segment biegt sich derart um den flexiblen Konnektor, dass
sich das Werkzeug konform an den Bogen einer Riemenscheibe anlegen
kann.
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7 zeigt
eine perspektivische Ansicht des Werkzeugs im Eingriff mit einer
Riemenscheibe. Gezeigt ist ein Ratschenwerkzeug T, das mit einem
Riemenscheibenstift zusammengreift. Die Riemenscheibe wird in der
Richtung R gedreht, wodurch der Riemen B in der hier beschriebenen
Weise an der Riemenscheibe montiert wird.
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Bei
Betrieb greift das Werkzeug 10 mit einem Rand einer Riemenscheibe
P und dabei mit der Kopfstücklippe
und jeder Segmentlippe zusammen. Dann wird ein Ratschenschraubenschlüssel T oder
dgl. mit einem zur Befestigung der Riemenscheibe an der Welle vorgesehenen
Riemenscheibenstift oder Kurbelwellenstift in Eingriff gebracht.
Ein zu installierender Riemen B wird locker um die Riemenscheibe
und das Werkzeug herumgelegt, wobei er zunächst an der Fläche 19 des
Kopfstücks 18 in
Anlage gelangt. Wenn die Riemenscheibe mittels des Ratschenschraubenschlüssels in
der Richtung R gedreht wird, gelangt der Riemen in engere Anlage
an der Fläche 19.
Wenn die Riemenscheibe noch weiter gedreht wird, greift der Riemen
nacheinander mit jeder einzelnen Segment-Riementragfläche zusammen
und wird dabei durch die Betätigung
der Normalflächen,
indem diese auf die Seite des Riemens einwirken, progressiv in den
Eingriffszustand mit der Riemenscheibe bewegt. Nach Abschluss einer
vollen Drehung der Riemenscheibe greift der Riemen vollständig mit
der Riemenscheibe zusammen, und das Werkzeug wird entfernt.
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8 zeigt
eine Draufsicht auf eine alternative Ausführungsform. Die alternative
Ausführungsform 500 weist
ein flaches flexibles Teil aus einem zur Biegung in eine bevorzugte
Form vorgesehenen Material wie z.B. Metall auf, wobei das Material
eine vorbestimmte Flexibilität
hat, um es in die Lage zu versetzen, seine geformte Ausgestaltung
beizubehalten. Die gezeigte ebene Form kann durch Schneiden oder Stanzen
erzeugt werden.
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Das
Werkzeug 500 weist Laschen 501, 506 und 520 sowie
ein Riementeil 502 auf. Zur Formung des Werkzeugs wird
das Riementeil 502 an der Linie 515 um ungefähr 180° in einer
ersten Richtung gefaltet und dann an der Linie 514 um ungefähr 90° in einer
entgegengesetzten zweiten Richtung gefaltet. Dann werden Laschen 503 und 504 an
den Linien 513 bzw. 521 um ungefähr 90° gefaltet,
so dass sie gemäß 9 im
Wesentlichen parallel zu der Hauptachse des Werkzeugs und parallel
zu einer Seite einer Riemenscheibe verlaufen. Als Ergebnis des Faltens
weist das Riementeil 502 eine verstärkte ebene Fläche 517 auf,
die im Wesentlichen normal zu der Riementragfläche 508 des oben genannten
Teils verläuft.
Obwohl bei der bevorzugten Ausgestaltung der alternativen Ausführungsform
die Fläche 517 im
Wesentlichen normal zu der Fläche 508 verläuft, ist
ersichtlich, dass jeder für
das Hineindrücken
eines Riemens in eine Riemenscheibennut geeignete Winkel zwischen
der Fläche 517 und
der Fläche 508 akzeptabel
ist.
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Als
Nächstes
werden die Laschen 501, 506 und 520 an
den ersten und zweiten einander gegenüberliegenden Rändern um
ungefähr
90° entlang
der Linien 510, 511, 512 gefaltet, so
dass die Laschen nach innen weisen. In den Laschen 501, 506 und 520 sind
alternierend Materialteile weggelassen, um das Rollen des Körpers 508 zu
erleichtern. Das Kopfstück 509 wird
durch Wickeln oder Rollen des Endes 516 zu dem Riementeil 502 entlang
der Hauptachse des Werkzeugs ausgebildet. Das Ende 516 wird
gerollt, bis das Kopfstück
im Wesentlichen eine Kreisform annimmt, und zwar im Wesentlichen
bis zu der Linie 507. Aus 8 und 9 ist
ersichtlich, dass die Laschen 520 relativ den Laschen 501 etwas
tiefer ausgespart sind, wodurch die gefalteten Laschen 501 an einem
(nicht gezeigten) Riemenscheibenrand angreifen können. Es versteht sich, dass
man dem Werkzeug gemäß 9 eine
gekrümmte
Gesamtform gibt, bevor man es an einer Riemenscheibe ansetzt.
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Bei
Betrieb wird das Werkzeug mit Hilfe der Laschen 501 in
Zusammengriff mit einem (nicht gezeigten) Riemenscheibenrand gebracht.
Nachdem der Zusammengriff des Werkzeugs mit dem Riemenscheibenrand
erzielt ist, drückt
bei Drehung der Riemenscheibe das Riementeil 502 den Riemen
in eine Riemenscheibennut, wie an anderer Stelle in dieser Beschreibung
erläutert
wurde. Bei Betrieb hält
das Kopfstück 509 das
Werkzeug gegen eine Riemenscheibenseite, so dass das Riementeil 502 einen Riemen
in eine Riemenscheibennut drücken
kann.
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9 zeigt
eine perspektivische Ansicht der anhand von 8 beschriebenen
alternativen Ausführungsform.
In der Figur ist die im Wesentlichen gekrümmte Form des Werkzeugs ersichtlich.
Das Kopfstück 509 ist
mit einer zur Verstärkung
vorgesehenen gewickelten Form gezeigt. Die Riementragfläche 508 weist
eine vorbestimmte Flexibilität
auf, so dass das Werkzeug problemlos dahingehend formbar ist, dass es
eine Vielzahl von Riemenscheibenradien aufnehmen kann.