-
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.