DE60225716T2 - Riemenspanner mit reibungsgesteuerter stopposition - Google Patents

Riemenspanner mit reibungsgesteuerter stopposition Download PDF

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Jacek Innisfil Stepniak
Marek Stroud Frankowski
Mats K. Toronto LIPOWSKI
Richard A. Cookstown FORREST
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Description

  • GEBIET DER ERFINDUNG
  • Die Erfindung betrifft allgemein Kraftfahrzeug-Riemenspannvorrichtungen und insbesondere eine Steuerriemenspannvorrichtung, bei der die Position des Arm-Endanschlages durch eine Einwegkupplung und eine Reibungsbremse gesteuert wird.
  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Kraftfahrzeug-Riemenspannvorrichtungen sind nach dem Stand der Technik hinlänglich bekannt und sind verwendet worden, um die Spannung in verschiedenen Riemensystemen, wie zum Beispiel Steuerriemen, zu regulieren. Im Allgemeinen umfasst eine Riemenspannvorrichtung eine bewegliche Tragkonstruktion, die einen Abschnitt des Riemens eines Motors oder eines anderen mechanischen Systems drehbar trägt. Die Drehposition einer Unterbaugruppe Arm/Riemenscheibe einer Riemenspannvorrichtung ist normalerweise selbstregulierend, um die Zunahme oder Abnahme der Riemenlänge aufgrund von Wärmeausdehnung oder von Zusammenziehen des Motors und/oder von Riemenverschleiß und Längenzunahme zu kompensieren, wodurch die Spannung des Riemens reguliert wird. Zusätzlich ist die gesamte Spannvorrichtungs-Baugruppe manuell in Bezug auf den Motorblock einstellbar, so dass die Spannvorrichtung auf die geeignete Position an dem Motor unabhängig von Motor-Konstruktionstoleranzen eingestellt werden kann.
  • Eine gewöhnliche Art der herkömmlichen Spannvorrichtung umfasst eine feststehende Struktur und eine Schwenkstruktur, die im Allgemeinen aus einer Untergruppe Arm/Riemenscheibe besteht, die schwenkbar an der feststehenden Struktur angebracht ist. Eine Schraubenfeder umgibt das Schwenkelement und die Enden der Feder sind jeweils mit der feststehenden Struktur beziehungsweise der Schwenkstruktur verbunden, um die Schwenkstruktur zu einer Position maximaler Riemenaufnahme hin vorzuspannen. Wenngleich die Federkraft innerhalb des Bereiches der bereitgestellten Bewegung schwankt, wird eine konstante Spannung an dem Riemen vorgehalten. Das US-Patent Nr. 4,473,362 legt eine solche Spannvorrichtung offen.
  • Zusätzlich weisen Steuerriemen und Kettenspannvorrichtungen Wegbegrenzungsvorrichtungen auf. Eine Wegbegrenzungsvorrichtung umfasst üblicherweise ein Paar feststehender Anschläge, die Drehung des Schwenkarmes über vorgegebene Wege hinaus von der Ausgangsstellung des Schwenkarmes verhindern; ein erster Anschlag begrenzt die Armdrehung zu dem Riemen hin und wird üblicherweise als „freier Armanschlag" bezeichnet, und ein zweiter Anschlag begrenzt die Armdrehung weg von dem Riemen und wird üblicherweise als „Endanschlag" bezeichnet. Der Endanschlag ist normalerweise so positioniert, dass selbst wenn der Schwenkarm gegen denselben gedreht wird, in dem Riemen nicht ausreichend Durchhang vorhanden sein wird, dass sich der Riemen in einem der Kettenräder in dem Antrieb über die Zähne erhebt und „umspringt" oder sich aus den Zähnen ausspurt. Mit anderen Worten ist der Endanschlag ausgelegt, um Zahnspringen zu verhindern, wobei das Zahnspringen im anderen Fall Steuerfehler zwischen den verschiedenen Kettenrädern und demzufolge Fehler und Beschädigungen der Ausrüstung verursachen würde.
  • Die übliche Praxis des Platzierens des Endanschlages in einem bestimmten Abstand von der Sollposition des Schwenkarmes ist bei Spannvorrichtungen nicht möglich, die keine manuelle Ersteinstellung bereitstellen und bei denen die Drehung der Schwenkstruktur dazu dienen soll, Motorkonstruktionstoleranzen zu kompensieren. Mit anderen Worten weist der Spannvorrichtungsarm bei solchen Spanvorrichtungskonfigurationen keine feststehende Sollposition auf und daher gibt es auch keine feststehende Endanschlagsposition, wodurch es erforderlich wird, die Endanschlagsposition während des Ersteinbaus der Spannvorrichtung entweder manuell oder, vorzugsweise, automatisch einzustellen. Zusätzlich führt die erhöhte Lebensdauererwartung moderner Motorkomponenten zu längerer Lebensdauer des Riemens und Längsdehnung des Riemens, und daher sind im Allgemeinen größere Einstellbereiche für die Schwenkstruktur der Spannvorrichtung während der Lebensdauer der Spannvorrichtung erforderlich. Wenn daher manuelle Wartungseinstellungen vermieden werden sollen, wird es umso wichtiger, dass die Endanschlagsposition selbsteinstellend ist.
  • Mehrere bekannte Ausführungen von Spannvorrichtungen stellen eine solche Selbsteinstellung des Spannvorrichtungs-Endanschlages bereit. Zum Beispiel legt das US-Patent Nr. 4,145,934 einen Keil offen, der gegen den Exzenter(hebel) des Armes gedrückt wird, so dass sich der Arm nicht von dem Riemen weg drehen kann, nachdem der Spannvorrichtungsarm durch die Spannfeder zu dem Riemen vorgespannt worden ist. Analog dazu legt das US-Patent Nr. 4,351,636 eine Spannvorrichtung offen, die grundsätzlich ähnlich ist, jedoch mit einem Sperrwerk anstelle eines Keiles. Eine weitere Sperrwerk-Spannvorrichtung wird in dem US-Patent Nr. 4,634,407 offen gelegt. In jedem dieser Patente kann sich jedoch der Spannvorrichtungsarm nicht von dem Riemen weg bewegen, nachdem er sich zu dem Riemen hin bewegt hat; somit ermöglicht eine solche Konfiguration keine Riemenspannungssteuerung während Wärmeausdehnung des Motorblockes.
  • Das US-Patent Nr. 4,583,962 legt eine Verbesserung gegenüber solchen Ausführungen offen. Insbesondere legt es einen Mechanismus offen, der einen begrenzten Betrag von Rücklauf des Armes zu dem Endanschlag hin ermöglicht, um Wärmeausdehnung des Motors auszugleichen. Die Spannvorrichtung dieses Patentes nutzt eine Federkupplungs-Einwegvorrichtung und einen bogenförmigen Schlitz, der ausgelegt ist, um Rückwärtsdrehung des Armes zu ermöglichen. Analog dazu legen die US-Patente Nr. 4,822,322 und 4,834,694 Spannvorrichtungen offen, bei denen der Einwegmechanismus aus herkömmlichen Einweg(rollsperr)kupplungen besteht und der Spannvorrichtungsarm-Rücklauf von bogenförmigen Schlitzen gesteuert wird. Weiterhin legt das US-Patent Nr. 4,808,148 eine Spannvorrichtung offen, bei der anstelle eines schlitzbegrenzten Rücklaufes ein elastisches vorspannendes Element (zum Beispiel eine elastische Feder) zwischen dem Sperrwerk und dem stationären Befestigungselement vorhanden ist.
  • Die oben genannten Ausführungen von Spannvorrichtungen weisen alle die Einschränkung auf, dass sich der Endanschlag nicht zurück bewegen kann, weg von dem Riemen, nachdem er sich zu der Position des freien Armes hin bewegt hat oder wenn er unter anderen Bedingungen als optimalen Bedingungen und warm gelaufenem Motor arbeitet. Da sich der Endanschlag während Kaltstarts und/oder infolge schwerwiegender Rückschläge des Motors nicht über eine optimale Position hinaus bewegen kann, wird der Spannvorrichtungsarm häufig mit dem Endanschlag in Kontakt kommen, wodurch Geräusche, Beschädigungen und/oder vorzeitiger Ausfall der Komponenten verursacht werden können. Weiterhin ermöglichen Spannvorrichtungen dieser Art nicht, dass der Riemen wieder eingebaut oder ausgewechselt werden kann.
  • Das US-Patent Nr. 4,923,435 legt eine Spannvorrichtung mit viskosem Material offen, das zwischen dem Arm und dem Einwegkupplungsmechanismus vorhanden ist. Diese besondere Ausführung garantiert jedoch nicht, dass der gespannte Riemen nicht von den Zähnen springen wird. Da das viskose Material ermöglicht, dass sich der Spannvorrichtungsarm dreht, wenn die Riemenlast kontinuierlich aufgebracht wird (was insbesondere auftreten kann, wenn der Motor zwangsweise rückwärts läuft, da das Fahrzeug rückwärts rollt, ohne dass der Motor läuft), wirkt das viskose Material nicht als sicherer Anschlag, sondern vielmehr als Drehdämpfer.
  • EP 0 67 412 A2 , das den am nahesten kommenden Stand der Technik darstellt, legt eine Riemenspannvorrichtung offen, die einen Arm und ein Befestigungselement umfasst. Zwischen dem Arm und dem Befestigungselement ist eine Schraubenfeder vorhanden, die als Einwegkupplung dient. Zwischen der Schraubenfeder und wenigstens einem Arm und Befestigungselement ist eine Hülse vorhanden.
  • Der Arm kann mit relativ geringem Drehwiderstand in einer Riemenspannrichtung gedreht werden. Umgekehrt muss ein Drehwiderstand oder eine zweite Dämpfungskraft, größer als der Drehwiderstand, überwunden werden, wenn der Arm in einer riemenlösenden Richtung gedreht werden soll. Im letzteren Fall muss die Reibungsgrenze zwischen der Schraubenfeder und der Hülse oder der Hülse und einem entsprechenden Eingriffabschnitt des Armes und des Befestigungselementes überwunden werden.
  • Die zweite Dämpfungskraft wird beschrieben als der Dämpfung der Schwingung des Riemens zu dienen und eine relativ langsame Bewegung der Spannvorrichtung in einer riemenlösenden Richtung zu realisieren. Das heißt, die zweite Dämpfungskraft wird durch die Anwendung der Riemenspannvorrichtung überwunden. Der Riemen wird hierdurch gleichbleibend in einem optimalen Spannungszustand gehalten.
  • DE 198 30 586 A1 betrifft eine Riemenspannvorrichtung, die mit einer Reibungshülse zwischen einem Arm und einem Tragkörper versehen ist. Eine Schraubenfeder, die an dem Außenumfang der Reibungshülse vorhanden ist, dient als Einwegkupplung zwischen dem Schwenkarm und der Reibungshülse. Ein Verankerungsende der Schraubenfeder ist an dem Schwenkarm befestigt.
  • Die Reibungsdämpfung in einer Richtung zu einem Riemen, das heißt in einer Richtung zu einer Riemenaufnahmerichtung, ist gering, wohingegen sie in der entgegengesetzten Richtung sehr groß ist, das heißt in einer Richtung entgegengesetzt zu der Riemenaufnahmerichtung. Hierdurch wird schnelles Spannen des Riemens, das heißt in der Richtung zu der Riemenaufnahmerichtung, sowie hohe Dämpfung erzielt, wenn sich die Spannvorrichtung in der Richtung von dem Riemen weg bewegt, das heißt in der Richtung entgegengesetzt zu der Riemenaufnahmerichtung, in dem Fall von Impulslasten des Motors.
  • KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung einer Spannvorrichtung, bei der der Endanschlag automatisch seine geeignete Betriebsposition „findet", indem er dem Spannungsvorrichtungsarm „folgt", wenn sich dieser zu der freien Armposition dreht; die diese Betriebs-Endanschlagposition unter Soll- oder Übergangs-Riemenlasten (zum Beispiel Schwingungslasten) aufrecht erhält und die ermöglicht, dass der Endanschlag manuell zurück bewegt werden kann (zum Beispiel während des Einbaus) und unter ausreichend oder verlängerten hohen Riemenlasten zurück bewegt wird.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Aufgabe mittels einer Riemenspannvorrichtung gelöst, die die Merkmale des Hauptanspruches 1 aufweist.
  • Gemäß einem Aspekt der Erfindung kann eine Steuerriemen-Spannvorrichtung eine Schwenkwelle aufweisen, die an dem Motorblock gesichert ist; einen Schwenkarm, der schwenkbar an der Schwenkwelle befestigt ist; eine Torsionsfeder, die betriebsfähig an einer feststehenden Struktur (zum Beispiel dem Motorblock) befestigt ist, um den Schwenkarm in einer Riemenaufnahmerichtung (das heißt zu einer freien Armposition hin) vorzuspannen; und eine Endanschlagvorrichtung. Die Endanschlagvorrichtung umfasst im Allgemeinen eine zylindrische Anschlaghülse, eine Reibungsbremse (die zum Beispiel durch einen im Allgemeinen zylindrischen Klemmhalter getragen wird), und eine Einwegkupplung. Die Anschlaghülse und der Schwenkarm können vorzugsweise zusammenwirkend ausgelegt sein, um einen vorgegebenen begrenzten Betrag an Drehbewegung des Schwenkarmes in Bezug auf die Anschlaghülse zu ermöglichen. Die Einwegkupplung kann relativ ungehinderte Drehbewegung der Anschlaghülse (und damit des Schwenkarmes) zu der freien Armposition hin ermöglichen, kann jedoch bewirken, dass die Anschlaghülse in die Reibungsbremse eingreift, wenn sich die Anschlaghülse von dem Riemen weg dreht, das heißt hin zu der minimalen Riemenaufnahmeposition, wobei die Reibungsbremse die Einwegkupplung wirksam an einem feststehenden Verankerungspunkt "verankert", wie zum Beispiel an der Schwenkwelle oder direkt an dem Motorblock. Alternativ dazu kann eine hydraulische Kupplung, zum Beispiel unter Verwendung eines viskosen Materials, anstelle der Reibungsbremse implementiert werden.
  • Die Reibungsbremse widersteht einer Armbewegung zu der kleinsten Riemenaufnahmeposition hin, die durch Riemenkräfte in einem Maß verursacht wird wie das, das daraus resultiert, dass die Kurbelwelle rückwärts gedreht wird, gibt den Endanschlag jedoch frei und ermöglicht, dass sich dieser zu der kleinsten Riemenaufnahmeposition hin dreht, wenn der Schwenkarm manuell gedreht wird, zum Beispiel während des Einbaus. Die Konfiguration der erfindungsgemäßen Spannvorrichtung ermöglicht mühelosen Einbau, vereinfacht den Aufbau und reduziert somit die Herstellungs- und Montagezeit und -kosten.
  • Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung umfasst die Drehvorrichtung für selektive Übertragung des Drehmomentes ein Paar Drehelemente, die axial direkt miteinander verbunden sind und die in Bezug zueinander drehbar sind. Eine Einwegkupplungsfeder kann in überlagerter Beziehung zu dem Paar von Drehelementen vorhanden sein und kann sich drehend mit dem Paar von Drehelementen verriegeln (das heißt relative Bewegung zwischen denselben verhindern), wenn sich eines der Drehelemente in einer Richtung dreht, und den Drehelementen relative Drehung zueinander ermöglichen, wenn sie sich in der entgegengesetzten Richtung dreht. Eines der Drehelemente kann einen Ansatz aufweisen, der die Öffnung der Windungen der Kupplungsfeder begrenzt, und die Kupplungsfeder kann eine oder mehrere Windungen eines größeren Durchmessers als der Rest der Windungen aufweisen, um einen bestimmten Betrag freien Weges bereitzustellen, bevor die Kupplungsfeder drehend die Drehelemente arretiert.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGE
  • Die Erfindung wird in Verbindung mit den Zeichnungen ausführlicher beschrieben werden.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen:
  • 1 ist eine teilweise Vorderansicht eines Kraftfahrzeug-Verbrennungsmotors mit einer Steuerriemenbaugruppe einschließlich einer Spannvorrichtung.
  • 2 ist eine Schnittdarstellung eines Ausführungsbeispieles einer Spannvorrichtung gemäß der Erfindung.
  • 3 ist eine perspektivische Ansicht und veranschaulicht die obere Hülse und den Klemmhalter, die in 2 gezeigt werden.
  • 4 ist eine perspektivische Ansicht und veranschaulicht die in 2 gezeigte Bremsklemmschelle.
  • 5 ist eine Schnittdarstellung eines anderen Ausführungsbeispieles einer erfindungsgemäßen Spannvorrichtung.
  • 6 ist eine Zusammenbauzeichnung der in 5 gezeigten Spannvorrichtung.
  • 7 ist eine Zusammenbauzeichnung eines anderen Ausführungsbeispieles der erfindungsgemäßen Spannvorrichtung.
  • 8 ist eine Schnittdarstellung und veranschaulicht den Aufbau der oberen Klemmhülse in ihrer montierten Beziehung zu der in 7 gezeigten unteren Hülse, wobei der Schnitt entlang einer Schnittebene führt, die durch die Mitnehmerlappen der oberen Klemmhülse hindurchgeht und als den Schwenkarm entlang der Linien 8-8 in 7 arretierend gezeigt wird.
  • 9 ist eine Schnittdarstellung einer anderen Spannvorrichtung.
  • 10 ist eine Schnittdarstellung eines anderen Ausführungsbeispieles der erfindungsgemäßen Spannvorrichtung, und
  • 11 ist eine Schnittdarstellung der in 10 gezeigten Spannvorrichtung entlang der Linien 11-11.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Ein Steuerriemensystem für einen Verbrennungsmotor wird in 1 veranschaulicht. Ein gezahntes Riemenscheiben-Kettenrad 112 ist an der Kurbelwelle des Motors 113 befestigt, und ein innenverzahnter Riemen 114 wird durch das Kettenrad 112 angetrieben. Der innenverzahnte Riemen 114 wird um ein zweites außenverzahntes Kettenrad 116 geführt (und treibt dieses somit an), wobei das Kettenrad 116 an einer Nockenwelle 118 des Motors befestigt ist (und diese somit in Drehung versetzt). Eine Spannvorrichtung 10 gemäß der Erfindung ist in Spannungsbeziehung mit dem Riemen 114 angebracht.
  • Wie in 2 veranschaulicht wird, besteht die Spannvorrichtung 10 im Allgemeinen aus einer Riemenscheibe 12, die an einer Kugellagerbaugruppe 13 angebracht ist, die sich entlang des Umfanges um eine Schwenkarmvorrichtung eines Zapfens erstreckt. Mit anderen Worten dreht sich die Riemenscheibe 12 um ihre eigene Drehachse 15, die sich durch die Mitte der Kugellagerbaugruppe 13 erstreckt, und der Schwenkarm 20 schwenkt (mit der ihn schwenkenden Riemenscheibe 12) um die Längsachse 16c der Schwenkwelle 16, die im Allgemeinen von der Drehachse 15 der Riemenscheibe 12 beabstandet und parallel zu dieser ist.
  • Die Schwenkwelle 16 weist eine Bohrung 16b auf, die sich längs durch die Mitte derselben erstreckt, und eine Montageschraube (nicht gezeigt), die durch die Bohrung hindurchgeht, sichert die Spannvorrichtungs-Baugruppe an dem Motor. Die Schwenkwelle 16 ist über eine Presspassung an einer Basisplatte 30 befestigt, die in ihrer bevorzugten Konfiguration ein Mittelprofil 31 aufweist, um die Presspassung zwischen der Basisplatte und der Schwenkwelle zu verbessern.
  • Eine Torsionsfeder 18 umgibt den unteren Abschnitt (wie veranschaulicht) der Spannvorrichtung und ist wirkend zwischen dem Arm 20 und der Basisplatte 30 angebracht, wobei sich ein aufgebogenes Federende 18a durch den entsprechenden Schlitz 22 in dem Arm 20 erstreckt, und das andere offene Federende 18b erstreckt sich in den Schlitz 33, der in der sich nach oben erstreckenden äußeren Schürze 32 der Basisplatte 30 ausgebildet ist. Während der Montage der Spannvorrichtung 10 wird der Arm 20 in Bezug auf die Basisplatte 30 gedreht, bevor der Arm 20 in seine endgültige axiale Position gebracht wird, wodurch die Feder 18 vorgespannt wird, um den Arm 20 drehend zu der freien Armposition hin vorzuspannen. Eine Druckscheibe 14 ist zwischen dem Körper des Armes 20 und dem Flansch 16a der Schwenkwelle 16 positioniert und reduziert die Reibung zwischen diesen Teilen, wenn sich der Arm 20 dreht.
  • Eine Endanschlagsvorrichtung 40 ist um die Schwenkwelle 16 zwischen dem Arm 20 und der Basisplatte 30 eingebaut. In einem Ausführungsbeispiel besteht die Endanschlagvorrichtung 40 aus einer im Allgemeinen zylindrischen Anschlaghülse 50; einem direkt gegenseitig verbundenen im Allgemeinen zylindrischen Klemmhalter 60; einem Reibungsbremselement 60 in reibendem Dreheingriff mit der Schwenkwelle 16, und der Klemmhalter 60 und die Reibungsklemme 70 sind wirkend so konfiguriert, dass sie sich zusammen in Bezug auf die Schwenkwelle 16 drehen, das heißt als eine einzelne Einheit.
  • In einer bevorzugten Form ist der Klemmhalter 60 direkt gegenseitig verbunden mit der Anschlaghülse 50 mittels externer flanschartiger Vorsprünge 56 und einen sich um den Umfang erstreckenden Nutenabschnitt 54 auf der Anschlaghülse 50, wobei die Vorsprünge und die Nut mit einer Innennut 68 beziehungsweise einem Innenring 67 an dem Klemmhalter 60 zusammenpassen. Das Ende der Anschlaghülse 50, an dem die Vorsprünge 56 und die Nut 54 angeordnet sind, ist mittels axialer Schlitze 53 in mehrere schmale, flexible, fingerartige Abschnitte 59 unterteilt, wie in 3 gezeigt wird. Da die fingerartigen Abschnitte 59 radial elastisch sind, werden die Vorsprünge 56 nach innen gedrückt, so dass sie durch den Innenring 67 des Klemmhalters 60 hindurchgehen, wenn die beiden Teile zusammengebaut werden, und danach in ihre Ausgangsstellung zurückspringen. Der gegenseitige Eingriff der Vorsprünge, des Ringes und der jeweiligen Nuten wird die Anschlaghülse 50 und den Klemmhalter 60 axial zusammen arretieren, während gleichzeitig ermöglicht wird, dass sie sich in Bezug aufeinander drehen.
  • Die Anschlaghülse 50 und der Klammhalter 60 sind mit einem Spiel zusammengepasst, um relativ freie Drehbewegung zwischen diesen beiden Komponenten zu ermöglichen. Die Anschlaghülse besteht aus einem elastischen Material, wie zum Beispiel Nylon, um das Biegen nach innen und das Zurückspringen nach außen zu ermöglichen.
  • Die Buchse 100 wird in die Anschlaghülse 50 eingeführt, um zu verhindern, dass die Vorsprünge 56 während der Lebensdauer der Spannvorrichtung nach innen zusammenfallen. Die Buchse 100 wird auch die Gesamtfestigkeit der Anschlaghülse 50 erhöhen, insbesondere wenn sie den Dreharmbewegungen widersteht.
  • Die Schelle 70 ist ausgelegt, um die Schwenkwelle 16 über Unterlagen oder bremsschuhartige Elemente 71 zu greifen, mit einem vorgegebenen Maß an Kraft, um die Schelle 70 im Wesentlichen oder „selektiv", und somit auch den Klemmhalter 60, zu sichern. Die Schelle 70 ist ausgelegt, um die Schwenkwelle 16 mit ausreichender Kraft zu greifen, so dass das Maß an Drehmoment, das erforderlich ist, um die Reibungswiderstandskraft zwischen den Unterlageelementen 71 und der Schwenkwelle 16 zu überwinden und zu bewirken, dass sich die Schelle 70 (und somit der Klemmhalter 60) dreht, wobei sie in Bezug auf die Schwenkwelle 16 reibend gleitet, 1) größer ist als das Maß des Drehmomentes, das durch Riemenkräfte verursacht wird, die unter ansonsten günstigen Bedingungen zu Zahnspringen führen, jedoch 2) erlauben wird, dass sich die Schelle 70 (und somit der Klemmhalter 60) dreht, wenn er Lasten ausgesetzt wird, die größer sind als das ausgelegte Haltedrehmoment der Schelle 70. Vorzugsweise besteht die Schelle 70 aus korrosionsbeständigem Material mit einer sehr großen Streckgrenze, wie zum Beispiel Edelstahl 17-4, der ein großes Maß an Durchbiegung seiner Federelemente ermöglicht, bevor die erforderliche Vorspannkraft erreicht ist. Alternativ dazu ist es ebenso möglich, die Schelle aus hochfesten Kohlenstoffstählen oder Werkzeugstählen herzustellen und eine korrosionsbeständige Beschichtung auf das Teil aufzubringen.
  • In einer bevorzugten Form wird die Schelle 70 einem Buchstaben „C" ähneln, mit einer Unterlage oder einem Bremsschuhelement 71, das an jedem der Enden befestigt ist, wie in 4 gezeigt wird. Wenn die Schelle 70 in dieser Form hergestellt wird, soll die Schelle 70 vorzugsweise eine Lasche 72 aufweisen, um die Positionierung der Schelle zu unterstützen und ihren Eingriff in den Klemmhalter 60 zu sichern. Die Rei bungsschelle 70 passt in die Nut 73, die sich teilweise entlang des Umfanges um und teilweise radial in den Klemmhalter 60 erstreckt. Die Unterlagen 71 passen durch Öffnungen 74, die sich von dem Boden der Nut 73 ganz durch die Wand des Klemmhalters 60 erstrecken (eine Öffnung auf jeder Seite des Klemmhalters) und somit die Seiten der Schwenkwelle 16 greifen können. Zusätzlich passt die Lasche 72 in einen kleinen Schlitz (nicht sichtbar), der in der Nut 73 ausgebildet ist. Die Lasche 72 unterstützt somit die Positionierung und das Halten der Position der Reibungsschelle 70 in dem Klemmhalter.
  • Über wenigstens einen Teil der Abschnitte, durch die sie gegenseitig verbunden sind, weisen die Anschlaghülse 50 und der Klemmhalter 60 zylindrische Außenflächen 52 beziehungsweise 62 auf, die den gleichen Durchmesser aufweisen. Die Kupplungsfeder 80 ist über den zylindrischen Flächen 52 und 62 mit einer Presspassung angebracht. Ein Ende der Kupplungsfeder 80 ist zu einem axialen aufgebogenen Ende 82 ausgebildet, das in ein sich axial erstreckendes Loch 51 eingeführt wird, das in einem axialen Ansatz 50a ausgebildet wird, der sich von der Anschlaghülse 50 erstreckt, und das aufgebogene Ende 82 bewirkt, dass sich die Kupplungsfeder 80 mit der Anschlaghülse 50 dreht. Die Kupplungsfeder 80 und die beiden zylindrischen Flächen 52 und 62 führen eine Einwegkupplungsfunktion aus: die Kupplungsfeder 80 wird sich gleitend in Bezug auf den Klemmhalter 60 drehen, fast ohne Widerstand, wenn sich die Anschlaghülse 50 in einer Richtung in Bezug auf den Klemmhalter 60 dreht, wenn sich die Riemenscheibe 12 und der Schwenkarm 20 zu dem Riemen 114 drehen, jedoch die Kupplungsfeder 80 wird alle drei Teile (die Anschlaghülse 50, den Klemmhalter 60 und die Kupplungsfeder 80) zusammen beschränken und arretieren, wenn sich die Anschlaghülse in der entgegengesetzten Richtung wie die Riemenscheibe 12 und der Schwenkarm 20 von dem Riemen weg drehen. Insbesondere wird die Wickelrichtung der Kupplungsfeder 80 so ausgewählt, dass sich die Anschlaghülse 50 (die sich mit dem Schwenkarm 20 dreht, wie weiter unten ausführlich beschrieben werden wird) ungehindert in Bezug auf den Klemmhalter 60 in der Riemenaufnahmerichtung drehen kann (das heißt hin zu der freien Armposition), jedoch wird die Kupplungsfeder 80 einschränken, um fest auf die zylindrischen Flächen 52 und 62 zu klemmen, wenn die Anschlaghülse 50 (durch den Arm 20) zu der kleinsten Riemenaufnahmeposition gedreht wird, wodurch die Anschlaghülse 50 daran gehindert wird, sich in Bezug auf den Klemmhalter 60 in der maximalen Riemenaufnahmerichtung zu drehen.
  • Die zwischen dem Schwenkarm 20 und der Anschlaghülse 50 wirkenden Kräfte sowie diejenigen, die zwischen der Anschlaghülse 50 und dem Klemmhalter 60 wirken, können dazu neigen, den Klemmhalter 60 axial zu der Basisplatte 30 hin zu drücken. Daher wird die Bodenfläche des Klemmhalters 60 vorzugsweise ausgebildet, um eine gute Druckauflagefläche bereitzustellen.
  • Die Federkupplung kann auf verschiedene Arten ausgelegt und angeordnet werden, in Abhängigkeit von der Anordnung der Schraubenfeder 80. Es wird erkennbar sein, dass die drehmomentübertragende Leistung der Kupplungsfeder von der Anzahl der auf jeder Fläche eingreifenden Wicklungen abhängig ist. Insofern ausreichender axialer Platz für mehrere Wicklungen vorhanden ist, ist es annehmbar, die Kupplungsfeder 80 gleichförmig oder fast gleichförmig auf einen Abschnitt jeweils der Anschlaghülse 50 und des Klemmhalters 60 überlagert anzuordnen. Wenn der axiale Platz jedoch begrenzt ist, kann eine der zylindrischen Flächen kürzer gehalten werden, und Eingriff der Kupplungsfeder in das jeweilige Element kann unter Verwendung eines aufgebogenen Endes hergestellt werden, wie in 2 beispielhaft dargestellt wird. Jedoch werden selbst in dieser Situation noch immer wenigstens ein paar Wicklungen über einer jeden der zylindrischen Flächen bereitgestellt, um den Betrag von Kraft, der auf das aufgebogene Ende einwirkt zu reduzieren. Zusätzlich und um die Kontrolle über die gleitende Drehung der Kupplungsfeder zu der freien Armposition hin zu verbessern, wird die Anschlaghülse vorzugsweise mit einem ringförmigen Ansatz 50c versehen, der sich ausreichend weit erstreckt, um wenigstens eine Drehung der Kupplungsfeder 80 abzudecken. Der ringförmige Ansatz 50c verhindert, dass sich die Wicklungen der Kupplungsfeder übermäßig öffnen, bevor die Feder beginnt, in Bezug auf den Klemmhalter 60 zu gleiten.
  • Der Schwenkarm 20 weist einen darin ausgebildeten Hohlraum 21 auf, in den der axiale Ansatz 50a der Anschlaghülse 50 passt. Wenngleich der Hohlraum 21 einen festen Sitz mit dem Ansatz 50a aufweisen kann, soll der Hohlraum etwas größer sein als der axiale Ansatz 50a, um ein geringes Maß an Drehbewegung des Schwenkarmes 20 in Bezug auf die Anschlaghülse 50 zu ermöglichen. Um den Verschleiß an der Endanschlagvorrichtung 40 zu minimieren, wird empfohlen, dass dieses Maß an „Drehspiel" wenigstens das gleiche ist wie der Drehumfang der Armbewegung, die durch Wärmedehnung des Motors verursacht wird, und/oder die Armschwingung, die durch Motordy namik verursacht wird. Dieser Winkelbereich wird von einer Motorkonfiguration zur anderen unterschiedlich sein und liegt im Allgemeinen in der Größenordnung von 20° bis 50°. Der Schwenkarm 20 weist weiterhin ein Sechskantloch 23 auf, das darin ausgebildet ist, wobei das Sechskantloch 23 für entsprechendes Werkzeug, wie zum Beispiel einen Inbusschlüssel (nicht gezeigt) oder andere geeignete hebelartige oder handgriffartige Vorrichtungen, die durch eine Öffnung 14a in der Druckscheibe 14 in das Sechskantloch eingeführt werden können, zugänglich ist.
  • Eine alternative Konfiguration einer erfindungsgemäßen Spannvorrichtung wird in den 5 und 6 gezeigt. Die Konfiguration ist ähnlich der in 2 gezeigten, jedoch mit einigen Änderungen in der Auslegung der Endanschlagvorrichtung 140 und der Bereitstellung einer Montageschelle (nicht gezeigt), die aus einer beliebigen mechanischen Vorrichtung bestehen kann, die in der Lage ist, den Schwenkarm drehend in Bezug auf die ortsfesten Komponenten der Spannvorrichtung zu arretieren. Insbesondere sind in der Endanschlagvorrichtung 140 bestimmte Merkmale der Anschlaghülse 150 und des Klemmhalters 160 umgekehrt (im Vergleich zu dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel), um zu ermöglichen, dass das axiale aufgebogene Federende 182 an dem Ende der Kupplungsfeder 180 in dem Loch 161 gesichert werden kann, das in dem Klemmhalter 160 ausgebildet ist (anstelle der Anschlaghülse 50, wie in 2 gezeigt wird). Da demzufolge die zylindrische Außenfläche 162 der Anschlaghülse 150 länger ist als die entsprechende zylindrische Außenfläche 162 des Klemmhalters 160, um die entsprechende Anzahl von Federwicklungen darauf unterzubringen, wird es erforderlich, die äußeren Vorsprünge 166 und die äußere Nut 164 auf dem Klemmhalter 160 und den zusammenpassenden gegenseitig eingreifenden Innenring 157 und die innere Nut 158 auf der Anschlaghülse 150 auszubilden. Dementsprechend werden die axialen Schlitze 163, die biegsame Finger 169 bilden, um die Montage der Komponenten zu ermöglichen, in dem Klemmhalter 160 ausgebildet, wie in 6 gezeigt wird. Analog dazu wird der Ansatz 160c, der übermäßiges Öffnen der Kupplungsfeder 180 begrenzt, in dem Klemmhalter 160 ausgebildet. Da Seitenkräfte, die auf den Klemmhalter 160 wirken, weitaus seltener auftreten als auf die Anschlaghülse 150 und da sich der Klemmhalter 160 in Bezug auf die Schwenkwelle 16 nur unter Bedingungen großen Drehmomentes drehen muss, ist es möglich die Bereitstellung von Buchsen zwischen dem Klemmhalter 160 und der Schwenkwelle 16 wegzulassen.
  • Zusätzlich sind in diesem Ausführungsbeispiel der Klemmhalter 160 und die Reibungsklemme 170 so ausgelegt, dass die Reibungsklemme 170 in die Nut 173 passt, die als Schlitz ausgebildet ist, der sich diametral über den gesamten Klemmhalter 160 erstreckt, wobei die Unterlagen 171 freiliegend sind, um in die Seitenflächen der Schwenkwelle 16 einzugreifen. Die Lasche 172 steht von der Reibungsklemme 170 nach außen vor (anstelle von nach innen, wie in 4 veranschaulicht wird) und passt in den radialen Schlitz, der sich senkrecht zu der Nut 173 erstreckt, um so die Reibungsklemme 170 in der Nut 173 geeignet zu positionieren und zu halten. Die Reibungsklemme 170 wird in den Klemmhalter 168 eingeführt, indem die Reibungsklemme seitwärts in die Nut oder den Schlitz 173 gedrückt wird, und die Lasche 172 wird mit dem Schlitz 176 ausgerichtet, und die Reibungsklemme wird danach radial bewegt, so dass die Lasche 172 in den radialen Schlitz 176 eingreift.
  • Der Einbau der Schelle ermöglicht den Einbau der Spannvorrichtung an dem Motor. Insbesondere wird die Schelle in entsprechende Löcher in dem Schwenkarm 20 eingeführt, und in eine stationäre Komponente oder einige stationäre Komponenten der Spannvorrichtung 10 (zum Beispiel die Basisplatte 30), während der Schwenkarm 20 in die Nähe oder ganz heran an die äußerste Endanschlagsposition gedreht wird, normalerweise während sich die Spannvorrichtung während der Herstellung auf der Montagelinie befindet. Während die Montageschelle eingeführt wird, kann sich der Schwenkarm 20 nicht aus der werkseingestellten Ausgangsstellung weg drehen, bis die Montageschelle entfernt wird.
  • Eine weitere Anordnung der erfindungsgemäßen Spannvorrichtung wird in den 7 und 8 gezeigt. Die Gesamtkonfiguration ist ähnlich der in den 5 und 6 gezeigten Anordnung, jedoch sind die Reibungsklemme 270 und der Klemmhalter 260 unterschiedlich ausgeführt. Insbesondere ist die Reibungsklemme 270 stärker wie ein Spaltring als die Reibungsklemmen 70 und 170 in den oben genannten Ausführungsbeispielen ausgeführt, und die Reibungsklemme 270 ist so ausgeführt, dass sie Reibungskontakt mit der Spannvorrichtungs-Schwenkwelle in einem größeren Umfangsausmaß herstellt als es bei den beiden bereits beschriebenen Ausführungsbeispielen der Fall ist. Zum Beispiel stellt die Reibungsklemme 270 vorzugsweise Kontakt über etwa 270 Grad um den Umfang der Schwenkwelle her.
  • Vorzugsweise wird die Reibungsklemme 270 aus rostfreiem Federdraht hergestellt. Wenngleich die Abmessungen des Federdrahtes der Reibungs-Federklemme 270 natürlich in Abhängigkeit von dem Maß von Drehmoment, gegen das die Reibungsklemme halten muss, unterschiedlich sein wird, weist der Federdraht, aus dem die Reibungsklemme 270 hergestellt wird, als Bezugsgröße, wie veranschaulicht wird, einen quadratischen Querschnitt von 3 mm × 3 mm auf. Es wurde festgestellt, dass die Reibungsklemme 270 im Allgemeinen leichter herzustellen ist, fester ist und bessere Drehmomentwiderstandsleistung bereitstellt als die oben beschriebenen Reibungsklemmen 70 und 170.
  • Zusätzlich arbeitet die Klemme 270 etwas unterschiedlich, während sie drehend gleitet, als die in den 4 und 6 gezeigten Klemmen. Während das aufgebogene Ende 271a durch die obere Klemmenhülse 260a gedrückt wird, wird sie bewirken, dass die Klemme 270 etwas öffnet, wodurch die Spannkraft und der Reibungswiderstand gegen Drehen etwas reduziert werden. Mit anderen Worten kann die Reibungsbremse ausgeführt werden, um wenigstens teilweise unter den Bedingungen zu öffnen, unter denen zu erwarten ist, dass die Reibungshaltung freigegeben wird. Infolgedessen wird die Veränderung der Reibungskoeffizienten eine reduzierte Wirkung auf das Drehmoment haben, bei dem Freigabe/Rutschen der Reibungsbremse auftritt.
  • Um die Reibungsklemme 270 unterzubringen, wird der Klemmhalter 260 aus zwei Komponenten ausgebildet, und zwar aus einer oberen Klemmhülse 260a und aus einer unteren Hülse 260b. Wie in 8 deutlicher gezeigt wird, passt die Reibungsklemme 270 in die „Tasche", die durch die Ansatzfläche 283 und die Umfangswand 284 der Klemmhülse 260a begrenzt wird.
  • Drei Ständer oder Zapfen 285a, 285b und 285c sind ausgebildet, um sich von der Umfangswand 284 zu erstrecken, und der zugehörige Abschnitt der Umfangswand 284 wird dementsprechend „verstärkt". Der Abschnitt der Umfangswand 284, an dem die Zapfen 285c ausgebildet sind, weist ein Loch auf (nicht sichtbar), das sich da hindurch erstreckt, und dieses Loch bildet an der unteren Fläche der Umfangswand 284 (wie die Klemmhülse 260a in 7 ausgerichtet ist) einen Übergang in einen Schlitz 286 aus, der in der radial verlaufenden Außenfläche 287 des Zapfens 285c ausgebildet wird. Das Loch und der Schlitz 287 sind angeordnet, um die gesamte oder fast die gesamte Länge des sich axial erstreckenden unteren aufgebogenen Endes 282 der Kupplungsfeder 280 in einer Art und Weise aufzunehmen, die geeignet ist, um das untere aufgebogene Ende 282 zu halten, das die Kupplungsfeder 280 in Bezug auf die Klemmhülse 260a drehend fixiert (und demzufolge in Bezug auf den Klemmhalter 260, nachdem dieser montiert ist).
  • Zwei Kerben oder Nuten 288a und 288b sind ebenfalls in der Umfangswand 284 der Klemmhülse 260a ausgebildet, jeweils eine auf jeder Seite des Zapfens 285c, der ausgelegt ist, um das axiale aufgebogene Ende 282 der Kupplungsfeder 280 aufzunehmen. Wie am besten in 8 gezeigt wird, nehmen die Kerben oder Nuten 288a und 288b die lappenförmigen Endabschnitte der Reibungsklemme 270 auf. Eine der Kerben 288a ist relativ schmal, um das entsprechende Ende 271a der Reibungsklemme 270 in einer Feinpassung aufzunehmen, die das Ende 271a der Reibungsklemme 270 sicher hält, während die andere Kerbe 288b relativ breiter ist, um Montagetoleranzen aufzunehmen.
  • Es wäre wünschenswert für den Abschnitt der Klemmhülse 260a, dass die Kupplungsfeder 280 eingreift, um einen relativ größeren Reibungskoeffizienten aufzuweisen, um das Greifen der Kupplungsfeder 280 an der Klemmhülse 260a zu ermöglichen. Andererseits wäre es wünschenswert für den Abschnitt der Klemmhülse 260a, der drehend in die Anschlaghülse 250 eingreift, einen relativ geringen Reibungskoeffizienten aufzuweisen, um relative Drehung der beiden Teile zu ermöglichen. Zusätzlich müssen die Biegefinger 269 der Klemmhülse 260a ausreichend elastisch sein, so dass sie nicht brechen, wenn die Anschlaghülse 250 und die Klemmhülse 260a zusammengedrückt werden. Angesichts dieser verschiedenen Überlegungen kann die Klemmhülse 260a durch Mitformen unterschiedlicher Materialien, von denen ein jedes den gewünschten Reibungskoeffizienten und die gewünschte Flexibilität aufweist, um diese Ziele zu erreichen, hergestellt werden, oder die Klemmhülse kann aus einem Material (wie zum Beispiel Nylon 46) hergestellt werden, das ausgewählt wird, um gleichzeitig alle drei dieser Überlegungen zu erfüllen.
  • Die untere Hülse 260b dient im Allgemeinen diesen primären Zwecken. Erstens dient sie dem Umschließen der Reibungsklemme 270 innerhalb des Klemmhalters 260 in einer geeigneten Position; zweitens „bindet" sie die drei Zapfen 285a, 28b und 285c so zusammen, dass die kombinierte Einheit der Reibungsklemme 270 und der Klemm hülse 260a besser Torsionsbelastungen (die durch das axiale aufgebogene Ende 282 der Kupplungsfeder und durch das Wickeln der Kupplungsfeder 280 um die zylindrische Außenfläche der Klemmhülse 260a auf die Klemmhülse 260a aufgebracht werden) standhält, als es der Fall wäre, wenn lediglich der einzelne Zapfen 285c diese Torsionsbelastungen aufnehmen würde; und drittens dient die untere (bei Ausrichtung wie in 7) Fläche 289 der unteren Hülse 260b als Drucklager, das es ermöglicht, die Endanschlagvorrichtung 240 unter axialen Belastungen, die in der Spannvorrichtung erzeugt werden können, in Bezug auf die Basisplatte 230 zu drehen, während sie an der Basisplatte 230 anliegt. Um die untere Fläche 289 als Drucklagerfläche wirken zu lassen, wird die untere Hülse 260b vorzugsweise aus einem Material, wie zum Beispiel füllstofffreies Nylon, das einen relativ niedrigen Reibungskoeffizienten μ aufweist, hergestellt.
  • Wie weiter in den 7 und 8 veranschaulicht wird, weist die untere Hülse 260b im Allgemeinen eine zylindrische Umfangswand 290 und eine ringförmige „Endwand" 291 auf, deren freiliegender Abschnitt die untere Fläche 289 bereitstellt, die als Drucklagerfläche dient. Die Umfangswand 290 wölbt sich radial über einen kleinen Abschnitt 292 derselben nach außen, um Raum bereitzustellen, in den die lappenförmigen Klemmenden 271a und 271b eingepasst werden können, wenn der Klemmhalter 260 montiert wird. Weiterhin erstreckt sich ein Schlitz 293 axial durch die ringförmige Endwand 291, und der Zapfen 285c (wobei das axial aufgebogene Ende 282 der Kupplungsfeder 280 in dem Schlitz 286 des Zapfens 285c positioniert ist) erstreckt sich in den Schlitz 293 hinein (jedoch nicht über die Lagerfläche 289 hinaus), wenn der Klemmhalter 260 (und der Rest der Spannvorrichtungskomponenten) montiert sind. Zwei weitere Schlitze (nicht sichtbar) werden als Blindlöcher in der oberen Fläche der ringförmigen Endwand 291 ausgebildet und positioniert, um zwei weitere Zapfen 285a und 285b aufzunehmen, wenn die Komponenten des Klemmhalters 260 zusammengebaut werden.
  • Die Umfangswand 290 der unteren Hülse 260b weist eine Wulst 294 auf, die sich entlang des Umfanges um die Innenfläche der Umfangswand 290 nahe des oberen Randes der Umfangswand 290 erstreckt (in der veranschaulichten Ausrichtung). Die Wulst 294 greift in eine schmale, sich in der Umfangsrichtung erstreckende Sperrnut 295 ein, die um die Umfangswand 284 der Klemmhülse 260a ausgebildet wird. Wenn somit die Reibungsklemme 270 richtig in der „Tasche" der Klemmhülse 260a positioniert ist, wird der Klemmhalter 260a montiert, indem die Klemmhülse 260a und die untere Hülse 260b zusammengedrückt werden, bis die Wulst 294 in die Sperrnut 295 einschnappt, wobei die Zapfen 285a, 285b und 285c in ihren jeweiligen Schlitzen in der ringförmigen Endwand 291 der unteren Hülse 260b sitzen.
  • Die untere Hülse 260b weist ebenfalls einen oberen ringförmigen Ansatz (nicht sichtbar) um den oberen (wie in 7 ausgerichtet) Rand der Umfangswand 290 herum auf, wobei dieser Ansatz im Aufbau dem in 2 gezeigten Ansatz 50c oder dem in 5 gezeigten Ansatz 160c ähnlich ist. Der ringförmige Ansatz ist dimensioniert, um die untere Windung oder die unteren Windungen der Kupplungsfeder 280 aufzunehmen, wenn die Spannvorrichtung montiert wird, und verhindert somit, dass sich die Windungen der Kupplungsfeder 280 übermäßig öffnen, bevor die Feder in Bezug auf den Klemmhalter 260 zu gleiten beginnt.
  • Die Spannvorrichtung (und insbesondere die Endanschlagvorrichtung 40, 140 oder 240) arbeitet wie folgt. Während des Ersteinbaus der Spannvorrichtung und des Riemens wird die Spannvorrichtung normalerweise unter Verwendung einer Schraube (nicht gezeigt), die sich durch die Bohrung 16b der Schwenkwelle 16 erstreckt, an ihrem richtigen Einbauort an dem Motor angebaut und in den Motor eingefädelt. Wenn die Spannvorrichtung eine Montageschelle 11 aufweist, wird sich der Arm 20 bereits in der kleinsten Riemenaufnahmeposition befinden, um die Montage des Riemens zu ermöglichen. Im anderen Fall, wenn die Spannvorrichtung keine Montageschelle aufweist (insbesondere bei dem Wiedereinbau der Spannvorrichtung während des Kundendienstes, wenn die Schelle gegebenenfalls nicht mehr vorhanden ist), muss die Person, die die Spannvorrichtung einbaut, den Schwenkarm 20 in die oder in die Nähe der kleinsten Riemenaufnahmeposition bewegen, um einen Riemen über die Riemenscheibe 12 zu installieren. Dies kann durch Einführen eines Kreuzschlitzschraubendrehers in das Sechskantloch 23 in dem Schwenkarm 20 und durch Drehen des Schwenkarmes 20 zu der kleinsten Riemenaufnahmeposition hin erfolgen. Wenn ein gewisses „Drehspiel" zwischen dem Schwenkarm 20 und der Anschlaghülse 150 oder 250 aufgrund von Drehspiel zwischen dem axialen Ansatz 50a, 150a oder 250a und dem Hohlraum 21, der in dem Schwenkarm 20 ausgebildet ist, vorhanden ist, wird der einzige Anfangswiderstand, den der Monteur fühlt, der sein, der durch die Hauptfeder 18 verursacht wird. Nachdem ein mögliches „Spiel" aufgenommen worden ist, muss der Monteur auch die Anschlaghülse 50, 150 oder 250 drehen. Da die Anschlaghülse 50,150 oder 250 teilwei se drehend über die Reibungsklemme 70, 170 oder 270 an der Schwenkwelle 16 befestigt ist, muss der Monteur auch der Drehwiderstand, der durch die Reibung zwischen der Klemme 70, 170 oder 270 und der Schwenkwelle 16 erzeugt wird, überwinden. Dieser Reibungswiderstand ist ausgelegt, um ausreichend groß zu sein, um dem durch Riemenkraft induzierten Drehmoment durch Rückwärtsdrehen des Motors zu widerstehen, jedoch ausreichend gering, um zu ermöglichen, dass der Monteur den Schwenkarm 20 rückwärts drehen kann. Daher wird der Monteur in der Lage sein, den Schwenkarm 20 bis zu der kleinsten Riemenaufnahmeposition zu bewegen, und an dieser Stelle wird der Riemen über die verschiedenen Kettenräder und Riemenscheiben eingebaut.
  • Nachdem der Riemen über die verschiedenen Riemenscheiben eingebaut ist, muss der Schwenkarm 20 (und damit die Riemenscheibe 12) ungehindert zu dem Riemen hin geschwenkt werden können, um geeignete Riemenspannung bereitzustellen. Wenn die Spannvorrichtung eine Montageschelle 11 aufweist, entfernt der Monteur die Schelle 11 einfach. Wenn die Baugruppe des Armes und der Riemenscheibe manuell zu der kleinsten Riemenaufnahmeposition gedreht wurde, gibt der Monteur den Druck auf das Werkzeug (den Kreuzschlitzschraubendreher) frei und lässt die Hauptfeder 18 bewirken, dass sich der Schwenkarm 20 (und die Riemenscheibe) zu dem Riemen hin drehen. Nachdem die Riemenscheibe 12 fest an dem Riemen anliegt, kann das Werkzeug entfernt werden, um den manuellen Montagevorgang abzuschließen. In jedem Fall kann die Hauptfeder 18 die notwendige Armbewegung zu dem Riemen hin (und konstante Riemenspannung) bereitstellen, da die Endanschlagvorrichtung keinen wesentlichen Widerstand gegen Drehung des Schwenkarmes 20 zu der freien Armposition hin erzeugt.
  • Üblicherweise wird die Spannvorrichtung gelegentlich bestimmten Betriebsbedingungen des Motors unterworfen sein, die die Riemenlast auf der Riemenscheibe erhöhen und somit Drehmoment auf den Schwenkarm 20 in der Rückwärtsrichtung, das heißt in der Richtung weg von dem Riemen, aufbringen. Zwei solcher Betriebsbedingungen sind Kaltstarts nach normaler Wärmeausdehnung des Motors und Rückwärtsdrehen des Motors. In jedem dieser Fälle wird der Schwenkarm 20, wenn ein „Drehspiel" vorliegt, rückwärts zu dem Endanschlag drehen, bis die jeweilige Endfläche des Hohlraumes 21 in dem Schwenkarm 20 mit dem sich axial erstreckenden Ansatz 50a, 150a oder 250a der Anschlaghülse 50, 150 oder 250 in Kontakt kommt; im anderen Fall (das heißt, wenn Festsitz zwischen dem sich axial erstreckenden Ansatz und dem Hohlraum vorliegt), wird sich der Schwenkarm nicht in Bezug auf die Anschlaghülse drehen. Danach wird Rückwärtsdrehung des Schwenkarmes 20 (das heißt, Drehung weg von dem Riemen) verhindert werden, da der Schwenkarm über den Endanschlag, die Federkupplung und den Klemmhalter mit der Reibungsklemme verbunden ist und die Reibungsklemme ausreichend Reibung bereitstellt, um dieser Rückwärtsdrehung entgegen zu wirken und dabei gleichzeitig manuelles Zwangsdrehen der Reibungsbremse und demzufolge des Spannvorrichtungsarmes zu ermöglichen, um mühelosen Einbau oder Wiedereinbau zu ermöglichen.
  • In den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen stellt zum Beispiel eine Federkupplung die erforderliche Einwegfunktion bereit. Jedoch können beliebige Einwegvorrichtungen (zum Beispiel Einweg-Rollensperrkupplungen, Sperrwerke etc.) verwendet werden, um die Anschlaghülse mit der Reibungsbremse zu verbinden. Analog dazu kann anstelle einer Klemme die Reibungsbremse von beliebiger bekannter Ausführung sein, die mittels Reibung eine Bremskraft erzeugt.
  • Alternativ dazu, wie in 9 veranschaulicht wird, und anstelle einer Reibungsbremse kann die Spannvorrichtung unter Verwendung einer hydraulischen Vorrichtung ausgeführt werden, die ausgelegt ist, um ausreichenden Widerstand zu erzeugen, und die ausreichend Haltekraft aufweist, um Rückwärtsbewegung des Endanschlages und nachfolgende Drehung des Armes weg von dem Riemen zu verhindern (wobei Drehung des Armes das Auftreten von Zahnspringen begünstigen kann). Eine solche hydraulische Vorrichtung kann eine beliebige bekannte hydraulische Vorrichtung sein, wie zum Beispiel eine Viskosekupplung, wie diejenige, die in der mitanhängigen Anmeldung mit der laufenden Nummer 09/547,108 (eingereicht am 11. April 2000, deren Offenlegung hiermit per Verweis eingearbeitet wird), während nach wie vor die verschiedenen Merkmale der Erfindung erzielt werden. Bei einer solchen Kupplungsbaugruppe 340 wird viskoses Material 370 zwischen einem Element 381, das an der Außenfläche eines unteren Abschnittes der Schwenkwelle 18 befestigt ist, und einem zweiten Element 396, das sich in Bezug auf das erste Element drehen kann, bereitgestellt. (Das zweite Element 396 wird für Zwecke der Veranschaulichung als von selbsttragender Bauweise gezeigt, kann jedoch zweiteilig sein, in einer Ausführung aus unterer und oberer Hälfte, wie in der oben genannten Anmeldung mit der laufenden Nummer 09/547,108 veranschaulicht wird). Wenn Torsionsbelastungen plötzlich auf den Schwenkarm 320 aufgebracht werden und über die Anschlaghülse 350 und die Kupplungsfeder 380 auf das zweite Element 396 aufgebracht werden, verhindert das viskose Material 370, dass sich das zweite Element 396 in Bezug auf das erste Element 381 dreht (aufgrund seiner Viskosität), wenn jedoch Torsionsbelastungen allmählich und/oder kontinuierlich aufgebracht werden, ermöglicht das viskose Material 370, dass sich das zweite Element 396 in Bezug auf das erste Element 381 dreht.
  • Die Anschlaghülse 350, die etwas kürzer ist als die anderen oben beschriebenen, ist mit dem zweiten Element 396 aus ähnliche Art und Weise wie oben beschrieben verbunden. Insbesondere arretiert die Verbindung zwischen den beiden Komponenten diese axial miteinander, ermöglicht jedoch, dass sich eine Komponente in Bezug auf die andere dreht. Die Kupplungsfeder 380 kuppelt die Anschlaghülse 350 an das zweite Element 396 im Allgemeinen auf die gleiche Art und Weise wie sie die Anschlaghülse in den verschiedenen oben beschriebenen Ausführungsbeispielen an den Klemmhalter kuppelt.
  • Indem "Drehspiel" zwischen dem Schwenkarm 320 und der Anschlaghülse 350 bereitgestellt wird, wie oben beschrieben worden ist (zum Beispiel indem der Hohlraum 321, in den der axiale Ansatz 350a der Anschlaghülse 350 passt, größer als der axiale Ansatz 350a gemacht wird), wird der Betrag an Schwingung, dem die hydraulische Vorrichtung ausgesetzt wird, reduziert. Dies verlängert die Lebensdauer der hydraulischen Vorrichtung.
  • Ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Spannvorrichtung wird in den 10 und 11 veranschaulicht. In diesem Ausführungsbeispiel wird die „Anschlaghülse" 450 als Bestandteil oder als Verlängerung des Spannvorrichtungs-Schwenkarmes 420 ausgebildet. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Kupplungsfeder 480 wirksam direkt mit dem Spannvorrichtungs-Schwenkarm 420 verbunden, wobei sich das axiale aufgebogene Ende 482 der Kupplungsfeder 480 in den Hohlraum 421 hinein erstreckt, der in dem Spannvorrichtungs-Schwenkarm 420 ausgebildet wird. (In einer alternativen Ausführung kann das gegenüberliegende untere Ende der Kupplungsfeder 480 auf geeignete Weise mit der "Klemmhülse" 460 verbunden werden.) Wie in 11 deutlicher veranschaulicht wird, wird die Reibungsbremse 470 als Zylinder ausgebildet, der einen unteren Abschnitt der Schwenkwelle 16 umgibt, wobei ein Sektor 472 des Zylinders entfernt ist. Die „Klemmhülse" 460 ist koaxial mit der Außenfläche der Reibungsbremse 470 und passt über dieselbe. Die Klemmhülse 460 weist einen Keil 462 auf, der sich radial einwärts von der Innenfläche der Klemmhülse 460 erstreckt, und der Keil 462 passt in den entfernten Sektor 472 der Reibungsbremse 470. Somit dreht sich die Reibungsbremse 470 zwangsweise um die Schwenkwelle, wenn sich die Klemmhülse 460 um einen ausreichenden Betrag gedreht hat, um mit den Wänden 473, 474 des ausgeschnittenen Sektors 472 in Kontakt zu stehen, und wendet eine ausreichende Kraft auf.
  • Es wird natürlich erkennbar sein, dass die Klemmhülse 460 durch den Schwenkarm 420, der Drehmoment auf dieselbe über die Kupplungsfeder 480 überträgt, in Bezug auf die Spannvorrichtungs-Schwenkwelle 16 gedreht wird. Wenn die Anzahl der um die „Anschlaghülse" 450 (welche im Wesentlichen ein verlängerter Kern des Spannvorrichtungsarmes 420 ist) gewickelten Windungen groß genug ist und/oder wenn die Kupplungsfeder das axiale aufgebogene Ende 482 sicher in dem Hohlraum 421 gesichert hat, wie veranschaulicht wird, wird die Kupplungsfeder 480 kontinuierlich der Bewegung des Spannvorrichtungs-Schwenkarmes 420 folgen.
  • Bevorzugterweise soll die Spannvorrichtung jedoch einen kleinen Betrag „freien Hubes" aufweisen, so dass sich der Schwenkarm 420 ungehindert um einen gewissen Betrag (entsprechend der Wärmeausdehnung des Motors und/oder der dynamischen Schwingung des Riementriebes) drehen kann. Ein solcher freier Hub kann durch ein alternatives Merkmal oder zwei alternative Merkmale erzielt werden, die beide veranschaulicht werden. Erstens: indem der Keil 462 der Klemmhülse 460 schmaler gemacht wird als der ausgeschnittene Sektor 472, wird der Schwenkarm 420 mit einem bestimmten Betrag von Drehspiel versehen. Zusätzlich oder alternativ dazu und indem die Kupplungsfeder 480 mit mehreren Windungen größeren Durchmessers gebildet wird, wie gezeigt wird, wird ein bestimmter Betrag von Drehspiel in die Baugruppe eingebaut. Dies ist darauf zurückzuführen, dass wenn der Schwenkarm 420 die Kupplungsfeder 480 zu drehen beginnt, die Windungen größeren Durchmessers der Kupplungsfeder 480 sich in Kontakt mit den darunter liegenden Flächen verengen müssen, bevor die Kupplungsfeder ein wesentliches Drehmoment zu der Klemmhülse 460 hin erzeugen kann. Als eine weitere Alternative (nicht veranschaulicht) kann Drehspiel bereitgestellt werden, indem die Anzahl der Kupplungsfeder-Windungen auf der „Anschlaghülse" 450 (dem Armkern) reduziert werden und der Hohlraum 421 als Umfangsbogen ausgebildet wird, so dass sich der Spannvorrichtungsarm 420 um einen bestimmten Betrag drehen kann, bevor der Arm die Kupplungsfeder zwingt, der Armdrehung zu folgen.
  • Wenngleich in den oben beschriebenen und hierin veranschaulichten Ausführungsbeispielen der Erfindung die Endanschlagvorrichtung Drehung widersteht, indem die Endanschlagvorrichtung Reibungseingriff mit der Schwenkwelle 16 herstellt, kann die Spannvorrichtung auch so ausgeführt werden, dass die Endanschlagvorrichtung Drehung durch Reibungseingriff mit einem anderen feststehenden Abschnitt als der Schwenkwelle 16, wie zum Beispiel der Basisplatte 30 oder sogar dem Motor selbst (zum Beispiel wenn keine Basisplatte vorhanden ist) widersteht. Diese und andere Ausführungsbeispiele gelten als innerhalb des Erfindungsbereiches der folgenden Patentansprüche liegend.

Claims (11)

  1. Riemenspannvorrichtung (10) für einen Kraftfahrzeugmotor, die umfasst: eine Schwenkwelle (16); einen Schwenkarm (20, 420), der schwenkbar an der Schwenkwelle (16) angebracht ist; eine Riemenscheibe (12), die von dem Schwenkarm (20, 420) drehbar getragen wird; eine Feder (18), die den Schwenkarm (20, 420) in einer Riemen-Aufnehmrichtung spannt; und eine Endanschlagvorrichtung (40, 140, 240), die ein Einwegkupplungselement (80, 180, 280, 480) und ein Reibungsbremselement (70, 170, 270, 470) umfasst, wobei das Reibungsbremselement an einem Verankerungsabschnitt durch Reibeingriff damit relativ fixiert ist und der Verankerungsabschnitt relativ zu dem Kraftfahrzeugmotor stationär ist, das Einwegkupplungselement (80, 180, 280, 480) funktional zwischen dem Schwenkarm (20, 420) und dem Reibungsbremselement (70, 170, 270, 470) angeordnet ist, das Einwegkupplungselement (80, 180, 280, 480) so aufgebaut und angeordnet ist, dass der Schwenkarm (20, 420) im Wesentlichen frei in der Riemen-Aufnehmrichtung geschwenkt werden kann, das Einwegkupplungselement des Weiteren so aufgebaut und angeordnet ist, dass es Schwenken des Schwenkarms in einer Richtung entgegengesetzt zu der Riemen-Aufnehmrichtung relativ zu dem Reibungsbremselement (70, 170, 270, 470) Widerstand entgegensetzt, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwenkarm relativ zu dem Einwegkupplungselement um einen Betrag von Spiel zwischen ihnen frei gedreht werden kann.
  2. Spannvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Stärke des Reibeingriffs zwischen dem Reibungsbremselement (70, 170, 270, 470) und dem Verankerungsabschnitt groß genug ist, um Schwenken des Schwenkarms (20, 420) in der Richtung entgegengesetzt zu der Riemen-Aufnehmrichtung zu unterbrechen, wenn der Schwenkarm (20, 420) unter normalen Motorbetriebsbedingungen lastinduziertem Drehmoment des Riemens ausgesetzt ist, und klein genug, um manuelles Schwenken des Schwenkarms (20, 420) in der Richtung entgegengesetzt zu der Riemen-Aufnehmrichtung zuzulassen.
  3. Spannvorrichtung nach Anspruch 2, wobei das Reibungsbremselement (270) so konstruiert ist, dass es sich wenigstens teilweise öffnet, wenn der Schwenkarm (20) in der Richtung entgegengesetzt zu der Riemen-Aufnehmrichtung manuell geschwenkt wird.
  4. Spannvorrichtung nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Verankerungsabschnitt einen Abschnitt der Schwenkwelle (16) umfasst, in dessen Nähe die Endanschlageinrichtung (40, 140, 240) angeordnet ist.
  5. Spannvorrichtung nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Spiel eine vorgegebene Drehkomponente einschließt, die annähernd einem Drehgrad der Armbewegung entspricht, der auf Wärmeausdehnung des Motors zurückzuführen ist.
  6. Spannvorrichtung nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Spiel eine vorgegebene Drehkomponente einschließt, die annähernd der Kombination aus einem Drehgrad der Armbewegung, der auf Wärmeausdehnung des Motors zurückzuführen ist, und einem Drehgrad der Armbewegung entspricht, der auf dynamische, durch den Motor induzierte Schwingung des Schwenkarms (20, 420) zurückzuführen ist.
  7. Spannvorrichtung nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Reibungsbremselement ein Reibungs-Klemmelement (70, 170, 270) umfasst, das Einwegkupplungselement (40, 140, 240) ein Paar axial fluchtender Drehelemente (50, 150, 250; 60, 160, 260) umfasst, die um die Schwenkwelle (16) herum angeordnet sind, wobei eines (50, 150, 250) der Drehelement mit dem Schwenkarm (20) in Eingriff ist und das andere (60, 160, 260) der Drehelemente einen Klemmenhalter (60, 160, 260) umfasst, der mit dem Reibungs-Klemmelement (70, 170, 270) in Eingriff kommt, wobei wenigstens eines der Drehelemente einen zylindrischen Abschnitt hat, und wobei das Einwegkupplungselement (40, 140, 240) des Weiteren eine Kupplungsfeder (80, 180, 280) umfasst, ein Ende der Kupplungsfeder den zylindrischen Abschnitt des wenigstens einen der Drehelemente überlappt und das gegenüberliegende Ende (82, 182, 282) der Kupplungsfeder an dem anderen der Drehelemente angebracht ist, wobei es die Kupplungsfeder (26) damit zulässt, dass sich die Drehelemente in einer Richtung relativ zueinander drehen, jedoch im Wesentlichen verhindert, dass sich die Drehelemente in einer entgegengesetzten Richtung relativ zueinander drehen.
  8. Spannvorrichtung nach Anspruch 7, wobei der Klemmenhalter (260) ein oberes, das Klemmen-Buchsenelement (260a) und ein unteres, das Boden-Buchsenelement (260b) umfasst und das Reibungs-Klemmelement (270) zwischen dem oberen, dem Klemmen-Buchsenelement und dem unteren, dem Boden-Buchsenelement aufgenommen ist.
  9. Spannvorrichtung nach Anspruch 7, wobei die Kupplungsfeder (80) ein aufgebogenes Ende (82) hat, mit dem die Kupplungsfeder an dem Drehelement verankert ist, das mit dem Schwenkarm (20) in Eingriff ist.
  10. Spannvorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, wobei die Kupplungsfeder (180, 280) ein aufgebogenes Ende (182, 282) hat, mit dem die Kupplungsfeder an dem Klemmenhalter (160, 260) verankert ist.
  11. Spannvorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 7 bis 10, wobei die paarigen Drehelemente (50, 150, 250; 60, 160, 260) axial direkt miteinander verbunden sind.
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