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Gebiet der
Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft Riemen-Spannvorrichtungen bzw. Spannriemenscheiben
mit den Merkmalen, die in den Oberbegriffen der Ansprüche 1 und
15 aufgeführt
sind und insbesondere Riemen-Spannvorrichtungen, die als Teil eines Kraftfahrzeugriemenantriebsystems
leichter und genauer installiert werden können.
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Hintergrund
der Erfindung
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Riemen-Spannvorrichtungen
sind allgemein bekannte Vorrichtungen, die bereits in vielen Riemenantriebssystemen
eingesetzt worden sind. Üblicherweise
wird eine Spannrolle eingesetzt, um eine konstante Riemenspannkraft
auszuüben,
die zunehmende Riemenlängen
aufgrund von Verschleiß und anderen
Faktoren ausgleicht. Ein verbreiteter Typ einer herkömmlichen
Riemen-Spannvorrichtung hat eine stationäre Struktur und eine schwenkbare
Struktur, die mittels einer Schwenkbaugruppe exzentrisch an der
stationären
Struktur angebracht ist, und die schwenkbare Struktur weist eine
Riemeneingriffsscheibe auf, die drehbar daran angebracht ist. Eine Schraubenfeder
umgibt die Schwenkbaugruppe, und ihre Enden sind mit der stationären und
der schwenkbaren Struktur verbunden, um die Schwenkstruktur in einer
Riemen-Aufnahmerichtung zu spannen. Wenn sich die schwenkbare Struktur
aus einer Position minimaler Riemenaufnahme an eine Position maximaler
Riemenaufnahme bewegt, nimmt die Feder-Spannkraft ab. Trotz dieser sich ändernden
Federkraft über
den Bereich der Spannrollenbewegung wird im Wesentlichen konstante
Riemenspannung durch die Spannrolle aufrechterhalten. US-Patent
Nr. 4,473,362 veranschaulicht beispielsweise diese grundlegenden
Prinzipien.
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Gegenwärtig werden
verschiedene Verfahren verwendet, um Steuerriemen-Spannrollen an Motoren
ordnungsgemäß zu installieren.
Eines der am häufigsten
verwendeten Verfahren besteht darin, die Spannrolle mit einem exzentrischen
Einstellelement zu verse hen, das Teil der stationären Struktur bildet,
wobei das exzentrische Einstellelement um den Spannrollen-Anbringungsbolzen
herum gedreht wird und so die Spannrolle von dem Riemen weg (so dass
der Riemen in das Antriebssystem eingeführt werden kann) oder auf den
Riemen zu (um Spannung in dem Antriebssystem auszuüben) bewegt.
Bei einem typischen Installationsvorgang unter Verwendung der gegenwärtigen Standardkonstruktion
werden die Spannrolle an dem Motor so angebracht, dass sich das
exzentrische Element in der am weitesten vom Riemen entfernten Position
befindet, der Riemen in das Antriebssystem eingelegt, das exzentrische
Element auf den Riemen zu gedreht, bis die Spannrolle die Standard-Betriebsposition
erreicht, und die Spannrolle mit dem Anbringungsbolzen fixiert.
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Da
das exzentrische Einstellelement sich am Umfang der Schwenkeinrichtung
der Spannrolle befindet, ist seine Größe beschränkt, und der maximale lineare
Hub der Spannrolle in das Antriebssystem hinein und aus ihm heraus
(entspricht ungefähr
dem Zweifachen der Exzentrizität
des exzentrischen Elementes) reicht möglicherweise nicht aus, um
ordnungsgemäße Installation
des Riemens zu ermöglichen.
Des Weiteren wird es aufgrund aktueller Trends, die Anzahl von Bauteilen
in dem Steuerantriebssystem zu erhöhen und den Toleranzbereich bei
den Riemenabmessungen zu vergrößern, sowie aufgrund
von Forderungen von OEM-Herstellern von Motoren, dass Riemen von
mehr als einem Hersteller (d. h. Riemen mit verschiedenen Toleranzen)
in dem gleichen Steuerantriebssystem eingesetzt werden können, schwierig,
eine Spannrolle, die mit einem normalen exzentrischen Element ausgestattet
ist, mit ausreichend Installationsspielraum für alle Situationen zu versehen.
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Um
in Situationen Abhilfe zu schaffen, in denen der Installationshub,
der durch die oben beschriebene Konstruktion geboten wird, nicht
ausreicht, um die Spannrolle so weit von dem Riemen wegzubewegen,
dass der Riemen in das Antriebssystem eingeführt werden kann, ist eine verbesserte Konstruktion
zur Vergrößerung des
Installationshubes entwickelt worden. Bei Spannrollen mit einer
derartigen verbesserten Konstruktion fixiert ein Installationsstift
die schwenkbare Struktur an einem stationären Abschnitt der Spannrollenbaugruppe
an einer am weitesten von dem Riemen befindlichen Position (als
die Lastendposition bekannt). Der Stift wird über die schwenkbare Struktur
in ein stationäres
Bauteil (beispielsweise eine Grundplatte, eine Welle, eine Vorderplatte
usw.) eingeführt
und wirkt dem Feder-Spannelement (das dazu neigt, die schwenkbare Struk tur
auf den Riemen zuzudrücken)
entgegen. Bei dem Installationsvorgang unter Verwendung der verbesserten
Konstruktion werden die Spannrolle an dem Motor angebracht, wobei
sich das exzentrische Element in der am weitesten von dem Riemen
entfernten Position befindet, der Riemen in das Antriebssystem eingeführt, der
Stift freigegeben, das exzentrische Element auf den Riemen zugedreht,
bis die Spannrolle die Standard-Funktionsposition erreicht, und
die Spannrolle mit dem Anbringungsstift fixiert. Durch diese verbesserte
Konstruktion nimmt der Raum zu, der zum Installieren des Riemens
zur Verfügung
steht, da der Schwenkarm soweit wie möglich von dem Riemen entfernt
gehalten wird.
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Das
am nächsten
liegende Dokument nach dem Stand der Technik, US-Patent 5,919,107,
beschreibt eine Riemen-Spannvorrichtung für ein Kraftfahrzeug. Ein exzentrisches
verstellbares Element ist an einer Grundplatte angebracht, ein Hebelarm
ist drehbar an dem Einstellelement angebracht, und eine Torsionsfeder,
deren eines Ende an dem Motor befestigt ist und deren anderes Ende
an dem Hebelarm befestigt ist, ist ebenfalls an dem exzentrischen Einstellelement
angebracht. Während
der Installation wird der Hebelarm mit einem herausnehmbaren Stift an
der Grundplatte fixiert. Das exzentrische Einstellelement wird mittels
eines Installationswerkzeuges gedreht, so dass ein Riemen um eine
Riemenscheibe herumgedreht werden kann, die drehbar an dem Hebelarm
angebracht ist, und die Torsionsfeder gespannt werden kann.
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Ein
Nachteil dieser "verbesserten" Konstruktion besteht
jedoch darin, dass der Stift von der Feder gespannt wird. Dadurch
kann eine erhebliche Kraft erforderlich sein, um den Stift von dem
Arm und dem stationären
Bauteil zu entfernen, wodurch das Entfernen des Stiftes (und damit
der Vorgang der Installation der Spannrolle) erschwert werden. Des
Weiteren kann, wenn der Stift entfernt wird und die schwenkbare
Struktur "freigegeben" wird und frei schwenkbar ist,
die schwenkbare Struktur so weit geschwenkt werden, dass sie mit
erheblicher Aufschlagkraft mit dem Anschlag des freien Arms der
Spannrolle in Kontakt kommt. Eine derartige Aufschlagkraft kann die
inneren Bauteile der Spannrolle beschädigen, insbesondere, wenn die
Spannrolle eine Feder mit großem
Moment verwendet.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Riemen-Spannvorrichtung
mit den Merkmalen der Ansprüche
1 und 15 zu schaffen, die sich allgemein leichter installieren lässt als
Riemen-Spannvorrichtung nach dem Stand der Technik. Gemäß den Prinzipien
der vorliegenden Erfindung wird diese Aufgabe erfüllt, indem
eine Riemen-Spannvorrichtung
zum Spannen eines Antriebsriemens bzw. eines Steuerriemens eines
Riemen-Antriebssystems geschaffen wird, die ein exzentrisches Einstellelement,
eine Schwenkstruktur, eine Spannriemenscheibe, eine Schrauben-Torsionsfeder
oder ein anderes Spannelement und eine Kopplungsstruktur enthält. Die
Kopplungsstruktur kann durch den Hersteller der Spannrolle als Teil
der Spannrollenbaugruppe geliefert bzw. bereitgestellt werden oder kann
erst später
in die Spannrollenbaugruppe als Teil des eigentlichen Spannrollen-Installationsprozesses eingesetzt
werden, so beispielsweise von einem Kraftfahrzeughersteller.
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Das
exzentrische Einstellelement ist so ausgeführt, dass es an einer Montagefläche eines
Motorgehäuses
montiert wird. Das exzentrische Einstellelement kann in einer ersten,
einer Riemenstraffungsrichtung und einer zweiten Richtung von der
ersten, der Riemenstraffungsrichtung, weg eingestellt werden. Die
Schwenkstruktur ist exzentrisch an dem Einstellelement angebracht
und wird um das Einstellelement herum geschwenkt, die Spannriemenscheibe ist
drehbar an der Schwenkstruktur angebracht, und die Schrauben-Torsionsfeder
oder ein anderes Spannelement spannt die Schwenkstruktur elastisch
in einer Riemenstraffungsrichtung. Die Kopplungsstruktur koppelt
die Schwenkstruktur zeitweilig mit dem exzentrischen Einstellelement,
so dass sich die Schwenkstruktur während eines Installationsvorgangs,
bei dem das exzentrische Einstellelement von dem Riemen weggedreht
wird, so dass der Antriebsriemen oder Steuerriemen in dem Riemen-Antriebssystem
installiert werden kann, mit dem Einstellelement dreht. Koppeln
der Schwenkstruktur mit dem exzentrischen Einstellelement auf diese
Weise führt zu
einer erheblichen Zunahme des Hubs der Spannrolle von dem Riemen
weg und erleichtert daher die Installation des Riemens.
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Nachdem
der Riemen installiert worden ist, wird das Einstellelement wieder
auf den Riemen zu gedreht, bis die Schwenkstruktur wieder an dem
Anschlag des freien Arms und/oder an dem Riemen anliegt. Wenn die
Schwenkstruktur an dem Anschlag des frei en Arms und/oder dem Riemen
anliegt, werden der Anschlag und/oder der Riemen der Federspannung
ausgesetzt, so dass nur geringe oder keine Federspannkraft über die
Schwenkstruktur auf die Kopplungsstruktur übertragen wird. Daher kann
das Kopplungselement an diesem Punkt beim Installationsprozess relativ
leicht von der Spannrolle entfernt werden, um die Spannrolle betriebsbereit
zu machen. Die Spannrolle wird betriebsbereit, indem die Schwenkstruktur
von dem Einstellelement gelöst wird,
so dass die Schwenkstruktur um das exzentrische Einstellelement
herum geschwenkt werden kann.
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So
wird gemäß einem
weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe der Erfindung gelöst, indem
ein Verfahren zum Installieren einer Riemen-Spannvorrichtung für ein Riemenantriebssystem
geschaffen wird, wobei die Spannvorrichtung ein exzentrisches Einstellelement,
eine Schwenkstruktur, die exzentrisch an dem Einstellelement angebracht
ist und um das Einstellelement herum geschwenkt wird, eine Spannriemenscheibe,
die drehbar an der Schwenkstruktur angebracht ist und eine Feder
oder ein anderes Spannelement enthält, die die Schwenkstruktur
in einer Riemenspannrichtung spannt. Das Verfahren schließt das anfängliche
Anbringen des Einstellelementes an dem Motor des Kraftfahrzeuges
beispielsweise mit einem relativ losen Befestigungsbolzen oder -zapfen,
das Schwenken des Einstellelementes und, da sie mit dem Einstellelement
gekoppelt ist (oder wird), der Schwenkstruktur von dem Riemen weg
gegen die Spannkraft des Spannelementes, das Anbringen des Riemens an
den Bauteilen des Riemenantriebssystems, Bewegen des Einstellelementes,
so dass sich die Schwenkstruktur auf den Riemen zu bewegt und Spannkraft
in dem Spannelement verringert, Lösen der Schwenkstruktur von
dem Einstellelement, Bewegen des Einstellelementes, so dass die
Riemenscheibe mit dem Riemen in Eingriff kommt und bewirkt, dass
die Schwenkstruktur in der entgegengesetzten Richtung (d. h. der
Richtung von dem Riemen weg) gegen die Spannkraft des Spannelementes
geschwenkt wird und, nachdem die Spannvorrichtung in einer vorgegebenen
Spannbeziehung zu dem Riemen eingestellt worden ist, Anziehen des
Befestigungsbolzens oder Zapfens zum Fixieren des Elementes ein.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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Die
beigefügten
Zeichnungen erleichtern ein Verständnis der verschiedenen Ausführungen
der vorliegenden Erfindung. Bei diesen Zeichnungen ist:
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1 eine
Perspektivansicht einer Riemen-Spannvorrichtung, die gemäß einer
Ausführung der
vorliegenden Erfindung aufgebaut ist;
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2 eine
vordere Draufsicht auf die Riemen-Spannvorrichtung gemäß einer
Ausführung
der vorliegenden Erfindung;
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3 eine
Explosionsansicht der Riemen-Spannvorrichtung gemäß einer
Ausführung
der vorliegenden Erfindung;
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4 eine
vordere Draufsicht auf die Riemen-Spannvorrichtung gemäß einer
Ausführung
der vorliegenden Erfindung;
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5 eine
Schnittansicht entlang der Linie 5-5 in 4, die die
Riemen-Spannvorrichtung
gemäß einer
Ausführung
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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6 eine
Schnittansicht der Riemen-Spannvorrichtung gemäß einer Ausführung der vorliegenden
Erfindung;
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7 eine
Perspektivansicht der Riemen-Spannvorrichtung gemäß einer
Ausführung
der vorliegenden Erfindung, wobei ein Abschnitt entfernt ist, um
so die inneren Bauteile der Riemen-Spannvorrichtung darzustellen;
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8A–8C vordere
Draufsichten, die den Installationsvorgang der Riemen-Spannvorrichtung
gemäß einer
Ausführung
der vorliegenden Erfindung darstellen;
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9A–9C hintere
Draufsichten, die den Installationsvorgang der Riemen-Spannvorrichtung
gemäß einer
Ausführung
der vorliegenden Erfindung darstellen;
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10 eine
vordere Draufsicht, die die Riemen-Spannvorrichtung gemäß einer
Ausführung
der vorliegenden Erfindung darstellt, wobei sich der Arm an der
Endposition des freien Arms befindet und das Einstellelement nicht
mit dem Installationsstift in Eingriff ist;
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11 eine
vordere Draufsicht auf die Riemen-Spannvorrichtung gemäß einer
Ausführung
der vorliegenden Erfindung, wobei sich der Arm an der Last-Endposition befindet
und sich das Einstellelement mit dem Installationsbolzen in Eingriff
und an der von dem Riemen am weitesten entfernten Position befindet.
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12 ein
Schema, das die Bewegungen bei der Installation der Spannvorrichtung,
ohne dass der Schwenkarm mit dem exzentrischen Einstellelement gekoppelt
ist, darstellt; und
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13 ein
Schema, das die Bewegungen bei der Installation der Spannvorrichtung
darstellt, wobei der Schwenkarm anfänglich nicht mit dem exzentrischen
Einstellelement gekoppelt ist und der Schwenkarm dann mit dem exzentrischen
Einstellelement gekoppelt ist, wie dies bei der vorliegenden Erfindung
der Fall ist.
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Ausführliche
Beschreibung der Erfindung
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Eine
Riemen-Spannvorrichtung 10, die die Prinzipien der vorliegenden
Erfindung einschließt,
ist, wie in den Zeichnungen dargestellt, an einem Motorblock bzw.
-gehäuse 12 mit
einem mit Gewinde versehenen Befestigungsbolzen 14 (in 5 dargestellt)
angebracht und ist in Spanneingriff mit einem Antriebs- bzw. Steuerriemen 16 (in 8 und 9 dargestellt).
Als Alternative dazu kann der Motorblock 12 einen Zapfen
(nicht dargestellt) enthalten, der sich von ihm aus erstreckt und
an dem die Spannvorrichtung angebracht wird und die Spannvorrichtung
mit einer Mutter befestigt wird. Andere Einrichtungen zum Befestigen
der Spannvorrichtung 10 an dem Motorblock 12 sind
ebenfalls vorgesehen.
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Die
Spannvorrichtung 10 enthält ein inneres exzentrisches
Einstellelement 18, das dazu dient, die Spannvorrichtungs-Schwenkstruktur
(Hebelarm 46) auf den Riemen 16 zu und von ihm
weg zu bewegen. Das exzentrische Einstellelement 18 kann,
wie dargestellt, eine ineinander gefügte Konstruktion aus zwei Bauteilen
haben. Das heißt,
das dargestellte Einstellelement 18 besteht aus einer inneren
Installationswelle 20 und einer umgebenden, im Allgemeinen
buchsenförmigen
Schwenkwelle 22, die durch eine Reibpassung aneinander
befestigt sind. Die Installationswelle 20 und die Schwenkwelle 22 werden aneinander
befestigt, nachdem die anderen Bauteile der Spannvorrichtung (d.
h. der Arm 46, die Riemenscheibe 86, die Kuppellagerbaugruppe 88,
die Torsionsfeder 82 usw., die weiter unten ausführlicher
beschrieben sind) auf die Schwenkwelle 22 montiert worden
sind.
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Die
Installationswelle 20 des Einstellelementes 18 ist
im Allgemeinen zylindrisch, und hat einen Hauptkörperabschnitt 24 sowie
eine Längsbohrung 26,
die sich axial durch ihn hindurch erstreckt. Der Befestigungsbolzen 14 (bzw.
Anbringungszapfen) erstreckt sich, wie am deutlichsten in 5 dargestellt, durch
die Längsbohrung 26,
und das Einstellelement 18 (Installationswelle 20)
dreht sich um den Befestigungsbolzen 14 herum. Das heißt, die
Längsbohrung 26 ist
seitlich bzw. radial zur Längsmittelachse 28 des zylindrischen
Körperabschnitts 24 der
Installationswelle 20 versetzt und der Abstand zwischen
der Achse der Längsbohrung 26 (Befestigungsbolzen 14) und
der Längsmittelachse 26 bewirkt
die Einstell-Exzentrizität
des Einstellelementes 18. (Je nach dem Maß der Exzentrizität und den
Radien der Installationswelle 20 sowie der Längsbohrung 26 kann
der Umfang der Längsbohrung 26,
wie dargestellt, innen den Umfang des Körperabschnitts 24 der
Installationswelle 20 tangieren oder nahezu tangieren.)
Dementsprechend wird die Installationswelle 20 und damit
das exzentrische Einstellelement 18 exzentrisch um den
Befestigungsbolzen 14 herum geschwenkt.
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Bei
der dargestellten Ausführung
hat die Installationswelle 20 auch einen nockenförmigen,
radial nach außen
vorstehenden Flansch 30, der vorzugsweise integral mit
dem Hauptkörperabschnitt 24 der
Installationswelle ausgebildet ist, jedoch auch separat dazu ausgebildet
und mit ihr verbunden sein kann. Vorzugsweise ist der Flansch 30 an
dem Ende des Körperabschnitts 24 ausgebildet,
der am weitesten von dem Motorblock 12 entfernt ist. Ein
Schlitz 32 oder eine andere geeignete Eingriffsstruktur
(wie beispielsweise ein Vorsprung) ist im Außenumfang des Flansches 30 ausgebildet,
wobei der Schlitz 32 funktionell mit einem herausnehmbaren
Installationsstift 34 als die Kopplungsstruktur während des
Installationsvorgangs wirkt, bei dem der Riemen 16 um die Spannvorrichtung 10 herum
geführt
und in dem Riemen-Antriebssystem installiert wird, wie dies weiter unten
ausführlicher
beschrieben ist. Zusammen bilden der Schlitz 31 und der
Stift 34 eine Kopplung mit Spiel zwischen dem Arbeitsexzenter
bzw. Schwenkarm der Spannvorrichtung 10 und dem exzentrischen
Einstellelement 18. Obwohl hier eine Kopplungsanordnung
mit Spiel dargestellt ist, kann jede beliebige Kopplungsstruktur
bzw. -anordnung, die den Arm 46 zeitweilig mit dem exzentrischen
Einstellelement 18 koppelt, so dass der Arm während des Vorgangs
der Installation der Spannvorrichtung und des Riemens mit dem exzentrischen
Einstellelement geschwenkt wird, eingesetzt werden.
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Der
Flansch 30 weist des Weiteren Öffnungen 36 auf, wobei
die Öffnungen 36 die
Klauen eines Einstellwerkzeugs (8 und 9) aufnehmen, das während des Installationsvorgangs
verwendet wird, um das exzentrische Einstellelement 18 (und
damit die Schwenkstruktur) zu drehen.
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Die
Schwenkwelle 22 des Einstellelementes 18 ist,
wie oben angemerkt, im Allgemeinen buchsenförmig und hat einen zylindrischen
Hauptabschnitt 38, der eine zylindrische Bohrung 40 aufweist,
die sich axial oder längs
durch ihn hindurch erstreckt. Der zylindrische Hauptkörperabschnitt 24 der
Installationswelle 20 ist in der Bohrung 40 der
Schwenkwelle 22 mit einer Reibpassung aufgenommen, und zusammen
bilden die Installationswelle 20 sowie die Schwenkwelle 22 das
exzentrische Einstellelement 18. Andere zweiteilige Formen
des exzentrischen Einstellelementes neben der Zylinder-in-Zylinder-Ausführung sind
in der Technik bekannt und können
ebenfalls eingesetzt werden. Als Alternative dazu kann, wenn gewünscht, eine
aus einem Teil bestehend Konfiguration für das exzentrische Einstellelement 18 verwendet
werden.
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Bei
der dargestellten Ausführung
weist die Schwenkwelle 22 des Weiteren einen nach außen vorstehenden
Flansch 42 auf, der dem Motorblock 12 am nächsten liegt.
Die Endfläche
der Schwenkwelle 22, beispielsweise das Ende des vorstehenden
Flansches 42 ist, wie in 5 dargestellt,
in Oberflächeneingriff
mit einer Anbringungsfläche
angeordnet, die an dem Motorblock 12 vorhanden ist. Diese
Anbringungsfläche
kann durch den Motorblock 12 oder durch eine Halterung
oder dergleichen gebildet werden, die an dem Motorblock 12 befestigt
ist.
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Ein
Arbeitsexzenter bzw. Hebelarm 46 wirkt als die Schwenkstruktur
der Spannvorrichtung. Der Hebelarm 46 hat einen zylindrischen
Hauptabschnitt 48 mit einer zylindrischen Außenfläche, um
die die Riemenscheibe 86 passt, sowie eine Bohrung 50,
die sich längs
durch ihn hindurch erstreckt. Der Hebelarm 46 passt um
das exzentrische Einstellelement 18 herum, das in die Bohrung 50 passt,
und dreht sich um das exzentrische Einstellelement 18 herum.
Die Bohrung 50 ist relativ zu der Mittellängsachse 47 (der Riemenscheibenachse)
des zylindrischen Hauptabschnitts 48 des Arms 46 seitlich
oder radial versetzt. Dementsprechend wird der Arm 46 relativ
zu dem Einstellelement 18 exzentrisch geschwenkt, wenn
er sich um dieses herum dreht. Der Abstand zwischen der Achse 47 des
Arms 46 und der Mittellängsachse 28 des
zylindrischen Körperabschnitts 24 der
Installationswelle 20 (der Mittelachse des exzentrischen Einstellelementes 18,
um die der Arm 46 geschwenkt wird) schafft die Arbeits-Exzentrizität der Spannvorrichtung.
Indem der Hebelarm 46 (Schwenkstruktur) während des
Installationsvorgangs mit dem exzentrischen Einstellelement 18 gekoppelt
wird, wird die Arbeits-Exzentrizität des Hebelarms 46 zu
der Einstell-Exzentrizität
des exzentrischen Einstellelementes 18 "hinzugefügt", und der Installationshub der Spannvorrichtung
wird erheblich vergrößert.
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Wie
des Weiteren dargestellt ist, ist ein Schwenklager 44,
das aus PTFE oder ähnlichem
reibungsminderndem Material besteht, vorhanden, um Reibung zwischen
dem Hebelarm 46 und dem exzentrischen Einstellelement 18 zu
begrenzen. Das Schwenklager wird in die Bohrung 50 gepresst
und sitzt fest an der Innenfläche 52 der
Bohrung 50 und dreht sich mit dem Hebelarm 46.
Das Schwenklager 44 weist eine Gleit- bzw. Spielpassung
um das exzentrische Einstellelement 18 (die Außenfläche der Schwenkwelle 22)
herum auf, so dass die Schwenkstruktur bzw. der Hebelarm 46 relativ
ungehindert und reibungslos um das exzentrische Einstellelement 18 herum
geschwenkt werden kann.
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In
der dargestellten Ausführung
ist ein ringförmiger
Wandabschnitt 54 vorhanden und läuft radial außerhalb
zwischen den einander gegenüberliegenden
Längsenden
des He belarms 46 im Allgemeinen näher an das Ende an den Motorblock 12 angrenzend.
Ein äußerer zylindrischer
Wandabschnitt 46 erstreckt sich von einem Außenumfang
des ringförmigen
Wandabschnitts 54 in im Allgemeinen konzentrischer Beziehung
zu einem Endabschnitt 58 des Hebelarms 46, der
sich am nächsten
am Motorblock 12 befindet, auf den Motorblock 12 zu.
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Ein
radial vorstehender Zeiger 60 erstreckt sich von dem Arm 46 aus.
Vorzugsweise erstreckt sich der Zeiger 60 von einem vergleichsweise
dickeren Abschnitt des zylindrischen Wandabschnitt 56 am
nächsten
an dem Motorblock 12 liegend, obwohl er sich von einem
Abschnitt des Arms 46 aus erstrecken kann, der am weitesten
von dem Motorblock 12 entfernt ist, oder als ein Vorsprung
am oberen Ende des Arms ausgebildet sein kann. Es liegt auf der Hand,
dass verschiedene Positionen zulässig
sind. Der Zeiger 60 dient dazu, Installation mit der Spannvorrichtung 10 anzuzeigen
bzw. zu überwachen,
um sicherzugehen, dass die Spannvorrichtung 10 während der
anfänglichen
Einstellung mit dem Riemen 16 mit einem vorgegebenen Maß an statischer
Riemenbelastungskraft in Eingriff kommt.
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Der
Arm 46 weist des Weiteren ein Stiftloch 62 auf,
das den Stift 34 während
des Installationsvorgangs aufnimmt, wobei dies weiter unten ausführlicher
erläutert
wird. Zusammen mit dem Schlitz 32 bildet der Stift einen
Teil der Struktur zum zeitweiligen Koppeln.
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Eine
Trägerplatte 64 ist
an den Motorblock 12 angrenzend angeordnet und hat eine
kreisförmige Öffnung 66,
die das Ende des Einstellelementes 18 aufnimmt. In der
dargestellten Ausführung
kommt die Trägerplatte 64 mit
dem Flansch 42 der Schwenkwelle 22 so in Eingriff,
dass die Trägerplatte 64 in
geringfügig
beabstandeter Beziehung zu dem Motorblock 12 gehalten wird.
Die Trägerplatte 64 kann
jedoch auf jede beliebige andere geeignete Weise mit dem Einstellelement 18 in
Eingriff gebracht werden.
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Die
Trägerplatte 64 weist
einen vorstehenden Verlängerungsabschnitt 68 und
einen vorstehenden Positionierabschnitt 70 auf, der dazu
dient, die Spannvorrichtung an dem Motor zu positionieren. Die Verlängerung 68 erstreckt
sich radial nach außen über die äußere radiale
Fläche
der Riemenscheibe 86, so dass die Abschnitte 68 deutlich
zu sehen sind, wenn die Spannvorrichtung 10 an dem Motorblock 12 installiert
ist, wie dies am deutlichsten in 8–11 dargestellt
ist. Der Vergrößerungsabschnitt 68 der
Träger platte 64 weist
des Weiteren eine Einkerbung 72 auf, die sich an seinem
Außenumfang
befindet, und die Einkerbung dient dazu, die Position des Zeigers 60 und
damit die Riemenbelastungskraft anzuzeigen.
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Die
Trägerplatte 64 enthält des Weiteren
einen gebogenen Laschenabschnitt 74, der sich axial in
einer Richtung von dem Motorblock 12 weg erstreckt, wie
dies in 5 dargestellt ist. Der gebogene
Laschenabschnitt 74 dient als Anschlagelement, das während der
Funktion der Spannvorrichtung 10 stationär bleibt
und mit Anschlagflächen 76 und 78 (in 9A–9C dargestellt)
des Arms 46 zusammenwirkt, um die Winkel- bzw. Schwenkposition
des Arms 46 zu begrenzen. Die Anschlagflächen 76 und 78 sind
einander gegenüberliegende
Flächen,
die an einander gegenüberliegenden
Seiten einer Öffnung 80 ausgebildet
sind, die in Arm 46 ausgebildet ist, wie dies am deutlichsten
in 9A–9C dargestellt ist.
Der Laschenabschnitt bzw. das Anschlagelement 74 der Trägerplatte 64 kommt
mit den Anschlagflächen 76 und 78 bei
Drehung des Arms 46 über
einen vorgegebenen Winkelbereich hinaus in Eingriff, um das mögliche Maß der Schwenkbewegung
des Arms 46 um das exzentrische Einstellelement 18 herum
zu begrenzen. Die Anschlagfläche 76 bildet
einen freien Armanschlag, und die Anschlagfläche 78 bildet einen Lastanschlag.
Das heißt,
Eingriff der Anschlagfläche 76 mit
dem Anschlagelement 74 definiert die Endposition des freien
Arms, und Eingriff der Anschlagfläche 78 mit dem Anschlagelement 74 definiert
die Last-Endposition.
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Andere
Konstruktionen der Trägerplatte
sind in der Technik bekannt. So könnte beispielsweise eine ähnliche
trägerplattenartige
Struktur am gegenüberliegenden
Ende der Spannvorrichtung gegenüber
dem Motorblock 12 vorhanden sein. Als Alternative dazu
könnte
die Trägerplatte
ganz weggelassen werden, wobei dies von der speziellen Konstruktion der
Spannvorrichtung abhängt.
Des Weiteren könnten
die Anschläge
der Spannvorrichtung (freier Arm und Last) durch andere Einrichtungen
als einen Abschnitt einer Trägerplatte
und/oder die Enden eines Schlitzes in dem Schwenkarm gebildet werden.
Des Weiteren könnte
der Lastanschlag vollständig
weggelassen werden.
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Um
die hubvergrößernde Wirkung
der Erfindung zu optimieren, sollte die Struktur zum zeitweiligen
Koppeln (d. h. die Position des Schlitzes 32 in dem exzentrischen
Einstellelement 18 und die Position des Schlitzes 34 in
dem Arm 46) so ausgeführt und/oder
positioniert werden, dass das Einstellelement 18 genau
oder annähernd
zur gleichen Zeit an seine Position maximaler Entfernung von dem
Riemen geschwenkt wird, zu der Arm 46 die Last-Endposition
erreicht. Des Weiteren kann die Installationswelle 18 entweder
im Uhrzeigersinn oder entgegen dem Uhrzeigersinn von dem Riemen 16 weggeschwenkt
werden, wobei jedoch die spezielle Richtung während des Konstruktionsvorgangs
bestimmt und eingestellt werden muss, um die Kopplungsstruktur,
d. h. die Position des Stiftes 34 und des Schlitzes 32,
passend auszuführen.
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Eine
Torsionsfeder 82 ist zwischen der Trägerplatte 64 und dem
Arm 46 angeordnet. Das heißt, die Feder 82 hat
einen Hauptabschnitt 84, der frei um den Hauptkörperabschnitt 48 des
Schwenkarms 46 gewickelt ist, im Allgemeinen in der Nähe eines
Abschnitts des Einstellelementes 18, der sich am nächsten an
dem Motorblock 12 befindet. Das Ende der Torsionsfeder 82,
das sich am nächsten
an dem Motorblock 12 befindet, ist mit einem Federanschlag in
Eingriff, der an der Trägerplatte 64 oder
jeder beliebigen anderen stationären
Struktur, wie beispielsweise dem Motorblock 12, befestigt
sein kann. Das andere Ende der Torsionsfeder 82 ist mit
dem Arm 46 verbunden. Die Verbindung zwischen dem anderen Ende
der Torsionsfeder 82 und dem Arm 46 ist herkömmlicher
Art und bewirkt, dass der Arm entgegen dem Uhrzeigersinn (d. h.
in Eingriff mit dem Riemen) um das Einstellelement 18 herum
gespannt wird, wie dies in 8A–8C für die dargestellte
beispielhafte Ausführung
gezeigt wird.
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Riemenscheibe 86 ist
auf herkömmliche Weise
ringförmig
um den Arm 46 herum angeordnet. Vorzugsweise ist die Riemenscheibe 86 mittels
einer Kugellagerbaugruppe 88 drehbar an dem Arm 46 angebracht.
Die Kugellagerbaugruppe 88 ist zwischen einer inneren zylindrischen
Fläche
der Riemenscheibe 86 und einer äußeren zylindrischen Fläche des Arms 46 angebracht.
Die Riemenscheibe 86 weist eine äußere ringförmige Fläche 90 auf, die vorzugsweise
glatt ist, um mit der vorzugsweise planen Außenfläche des Keilrippen- bzw. Steuerriemens 16 in Eingriff
zu kommen.
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Ein
Federträger 92 kann,
wie dargestellt im Allgemeinen innerhalb des Feder-Hauptabschnitts 84 vorhanden
sein. Der Federträger 92 bildet,
wenn er vorhanden ist, ein Lagerelement zwischen der Trägerplatte 64 und
dem Endabschnitt 58 des Arms 46.
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Des
Weiteren bildet eine Druckscheibe 94 ein Lagerelement zwischen
einem gegenüberliegenden
Ende des Arms 46 und dem Flansch 30. Die Druckscheibe 94 weist
ein Loch 96 auf, das den Stift 34 (entweder während der
Montage der Spannvorrichtung oder während des Installationsvorgangs) aufnimmt,
und der Durchmesser des Lochs 96 ist kleiner als der Durchmesser
des Stiftes 34. So verformen sich, wenn der Stift 34 über die
Druckscheibe 94 eingeführt
wird, die Ränder
des Lochs 96 geringfügig und
halten den Stift 34, während
die Spannvorrichtung transportiert wird, bevor sie an dem Motorblock 12 installiert
wird. Diese Struktur kann weggelassen werden, wenn der Stift 34 nicht
zusammen mit der Spannvorrichtung 10 versandt wird (beispielsweise wenn
der Stift in das Installationswerkzeug 98 integriert ist),
und der Stift 34 erst bei der Installation in die Spannvorrichtung 10 eingeführt wird,
und zwar entweder als Einheit mit dem Installationswerkzeug 98 oder
als vollständig
separates Bauteil.
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Installation
und Funktion der Riemen-Spannvorrichtung 10 werden im Folgenden
beschrieben. Zunächst
befindet sich der Positionierabschnitt 70 der Trägerplatte 64 in
einem Schlitz (wie in 5 dargestellt), der in dem Motorblock 12 vorhanden
ist, und der Fixierbolzen 14 sitzt locker in einer mit
Gewinde versehenen Öffnung
in dem Motorblock 12. Da der Fixierbolzen 14 zunächst nicht
angezogen ist, kann das Einstellelement 18 exzentrisch
um den Fixierbolzen 14 gedreht oder geschwenkt werden,
wobei ein geeignetes Installations-und-Einstellwerkzeug 98 verwendet
wird, wie es in 8 und 9 dargestellt
ist und das mit dem Paar Öffnungen 86 in dem
Flansch 13 der Installationswelle 20 in Eingriff kommt.
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Der
Riemen 16 wird auf bzw. um alle Riemenscheiben/Zahnriemenscheiben
des Riemen-Antriebssystems des Motors bis auf das letzte Bauteil zur
Riemeninstallation geführt.
Aufgrund der Position der Spannvorrichtung 10 an dem Motorblock 12 muss
die Spannvorrichtung 10 von dem Riemen 16 weggedreht
bzw. geschwenkt werden, um den Riemen auf oder um das letzte Bauteil
zur Riemeninstallation zu installieren.
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Während der
Montage der Spannvorrichtung wird der herausnehmbare Stift 34,
wenn er nicht mit der Spannvorrichtung geliefert wurde, in das Loch 62 in
dem Arm 46 eingeführt
und tritt durch das Schlitz 32 in dem Einstellelement 18 sowie
das Loch 96 in der Druckscheibe 94 hindurch. Durch
den Schlitz 32 kann sich das exzentrische Einstellelement 18 in
beiden Richtung relativ zu dem Arm bzw. der Schwenkstruktur 46 in
einem begrenzten Maß drehen,
so dass, wie oben angemerkt eine Kopplung mit Spiel entsteht, und
der Einsatz eines Schlitzes macht es leichter und einfacher, den
Stift während
der Montage der Spannvorrichtung (oder während des Vorgangs der Installation
der Spannvorrichtung, wenn der Stift nicht bereits vorhanden ist)
in die Spannvorrichtung einzuführen.
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Ein
Paar Klauen des Installations-und-Einstellwerkzeugs 98 wird
in das Paar Öffnungen 36 in dem
Einstellelement 18 eingeführt, und das Installations-und-Einstellwerkzeug 98 wird
verwendet, um das Einstellelement 18 zu drehen, so dass
die Riemenscheibe 86 von dem Riemen 16 weggeschwenkt wird,
wie dies mit dem Pfeil in 8A angedeutet
ist. Wenn das exzentrische Einstellelement 18 weiter von dem
Riemen weggeschwenkt wird, kommt die Abschluss- bzw. Anschlagfläche 100 des
Schlitzes 32 in dem Einstellelement 18 (wie am
deutlichsten in 10 und 11 dargestellt)
mit dem Stift 34 in Kontakt. Wenn dieser Kontakt eintritt,
wird der Hebelarm 46 zeitweilig mit dem exzentrischen Einstellelement 18 gekoppelt.
Wenn das exzentrische Einstellelement 18 weiter von dem
Riemen weggeschwenkt wird, dreht sich der Arm 46 mit dem
exzentrischen Einstellelement aus der Anschlagposition des freien Arms
(wie in 10, 8A und 9A dargestellt) in
Richtung der Last-Endposition (wie in 11, 8B und 9B dargestellt).
Da er (zeitweilig) mittels des Stiftes 34 mit dem exzentrischen
Einstellelement 18 gekoppelt wird, kann der Arm 46 zusammen
mit dem exzentrischen Einstellelement 18 über seinen
Funktionsbereich gedreht werden.
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Drehung
des Einstellelementes 18 von dem Riemen 16 weg
kann fortgesetzt werden, bis der Arm 46 die Last-Endposition
erreicht, wie dies am deutlichsten in 11 dargestellt
ist. Wenn der Arm 46 die Last-Endposition erreicht (oder
bevor der Arm 46 die Last-Endposition erreicht, wenn es
der Aufbau des Systems zulässt),
wird der Riemen 16 über
dem letzten Bauteil des Riemen-Antriebssystems installiert, während die
Spannvorrichtung 10 in der Last-Endposition gehalten wird.
Vorzugsweise ist die Spannvorrichtung so ausgeführt, dass der Arm 46 die Last-Endposition
zur gleichen Zeit (oder annähernd der
gleichen Zeit) erreicht, zu der sich das Einstellelement an eine
Winkelposition dreht, durch die die Spannbaugruppe soweit wie möglich von
dem Riemen weggedreht wird, d. h. an einen Punkt, an dem die Achse
der Exzentrizität
des Einstellelementes auf die Riemen-Lastrichtung ausgerichtet ist.
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Die
Exzentrizität
des Hebelarms 46 wird, wie oben erwähnt, zu der Exzentrizität des exzentrischen Einstellelementes 18 "hinzugefügt", und so wird der Gesamthub
der Spannvorrichtung vergrößert, und
es wird erheblich leichter, den Riemen 16 um das abschließende Bauteil
herum und in dem Riemen-Antriebssystem zu installieren, als dies
bei früheren Konstruktionen
der Spannvorrichtung der Fall war. So kann, indem der Arm 46 mit
dem Einstellelement 18 über
den Kopplungsstift 34 in Eingriff gebracht werden, der
Arm 46 innerhalb seines Funktionsbereiches zusammen mit
dem Einstellelement gedreht werden. Dadurch wird die Länge der
effektiven Installations-Exzentrizität erheblich vergrößert, die
als der Abstand zwischen der Riemenscheibe-Mittelachse und der Anbringungsbolzen-Achse
definiert werden kann, wie dies in 12 und 13 dargestellt
ist.
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Beispielsweise
nimmt bei einer Spannbaugruppe mit einer Installations-Exzentrizität von 5,0 mm
und einer Arm-Exzentrizität
von 4,5 mm der aktive Installationshub (Strecke, um die sich die
Riemenscheibe seitlich von dem Riemen wegbewegt) ungefähr um das
Dreifache von 2,2 mm auf 6,2 mm über 80°-Drehung
des exzentrischen Einstellelementes zu, von denen während ungefähr der ersten
15° der Schwenkarm
nicht und während
ungefähr
der letzten 65° der
Schwenkarm über
die Kopplungsstruktur (Stift 34) mit dem Einstellelement
gekoppelt ist. Dies ergibt eine effektivere Konstruktion der Spannvorrichtung
und macht es überflüssig, die
Exzentrizität
des Einstellelementes zu vergrößern, um
den erforderlichen Installationshub zu erzielen, wodurch wiederum mögliche Probleme
beim Verpacken und Kosten der Spannvorrichtung verringert werden.
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Dieser
Vorteil ist schematisch in 12 und 13 dargestellt.
Wenn sich der Installations-Exzenter
exzentrisch um den Installationsbolzen bzw. -zapfen dreht und die
beiden Bauteile nicht gekoppelt sind, bleibt, wie in 12 dargestellt
der Arm durch die Torsionsfeder an den Anschlag des freien Arms gepresst,
und die beweglichen (aktiven) Bauteile der Spannvorrichtung (Arm,
Lager, Riemenscheibe, Scheiben usw.) bewegen sich relativ zu den
stationären
Bauteilen (Schwenkwelle, Trägerplatte
usw.) nicht. Das heißt,
das einzige Bauteil, das sich während
einer derartigen ungekoppelten Drehung des Einstellelementes effektiv
dreht, ist der Installations-Exzenter (Installationswelle 20),
der sich im Inneren der Schwenkwelle 22 und um den Anbringungsbolzen
bzw. -zapfen herum dreht, und der Schwenkarm wird wesentlich verschiebend
von dem Einstellelement "mitgeführt".
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Die
Bewegungsbahn des Arms ist quasi-kreisförmig und hat einen Bahnradius,
der ungefähr
der Länge
der Installationswellen-Exzentrizität entspricht. Wenn sich der
Installations-Exzenter (beispielsweise) entgegen dem Uhrzeigersinn
dreht, nimmt seine Position relativ zu der Nabenlastrichtung um Δα zu. Gleichzeitig
nimmt, wenn annähernd
reine Verschiebungsbewegung der Trägerplatte und des Schwenkarms
angenommen wird, der Winkel β,
der durch den Installations-Exzenter a und durch den Arbeitsarm-Exzenter
b der Spannvorrichtung gebildet wird, um den gleichen Wert ab (bei α > 90°). Dadurch verringert sich der
effektive Installations-Exzenter e, der ein Dreieck mit dem Installations-Exzenter
a und dem Arbeitsarm-Exzenter b bildet, und eine Funktion von a
und b sowie dem Winkel β zwischen
ihnen ist, mit zunehmender Drehung der Installationswelle.
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Mathematisch
ausgedrückt
gilt, wenn e1 die Länge des effektiven Installations-Exzenters
an einer ersten Winkelposition α ist
und e2 die Länge des effektiven Installations-Exzenters
an einer zweiten Winkelposition α + Δα ist, e1 2 =
a1 2 + b1 2 – 2ab·cosβ,und e2 2 =
a2 2 + b2 2 – 2ab·cos(β – Δα).
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Daher
geht, wenn Δα mit zunehmender
Drehung des exzentrischen Einstellelementes zunimmt, (β – Δα) gegen 0
und cos(β – Δα) geht gegen
1. Daher gilt e2 < e1.
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Wenn
sich α 180° nähert, nimmt
die Länge
e des effektiven Installations-Exzenters weiter bis zu dem Punkt
ab, an dem e kleiner wird als der Installations-Exzenter (e < a). Wenn diese
Erscheinung auftritt, geht der Hubwirkungsgrad des Installations-Exzenters
(d. h., das Maß,
um das sich die Position des Riemenscheiben-Mittelpunktes in der
Naben-Lastrichtung bei jedem weiteren Grad der Drehung des exzentrischen
Installations-Einstellelementes
von dem Riemen weg bewegt, gegen 0.
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Im
Unterschied dazu gewährleistet
Koppeln des Schwenkarms mit dem exzentrischen Einstellelement gemäß der Erfindung,
dass der Arbeitsexzenter b weiter zu dem Installa tionshub der Spannvorrichtung
beiträgt,
wenn sich das exzentrische Einstellelement durch seinen gesamten
Installations-Bewegungsbereich bewegt, so dass eine derartige Abnahme
oder ein Wegfall des Hubwirkungsgrades der Spannvorrichtung ausgeschlossen
wird. Wenn der Stift 34 mit der Abschlussfläche 100 des
Schlitzes 32 in dem exzentrischen Einstellelement 18 in
Kontakt kommt, fixiert, wie in 13 dargestellt,
dieser Eingriff die relative Position des Einstellelementes 18 und
des Arms 46. Dementsprechend bleibt der Winkel β, der durch
den Installations-Exzenter a und den Arm b gebildet wird, unabhängig von
dem Winkel α konstant,
der die Position des Installations-Exzenters definiert (wenn annähernd reine
Verschiebungsbewegung der Trägerplatte
und des Schwenkarms angenommen wird). Dadurch bleibt die effektive
Länge e
des Installations-Exzenters konstant, und das Maß, um das sich die Position
des Riemenscheiben-Mittelpunktes in der Naben-Lastrichtung für jeden
weiteren Grad der Drehung der Installationswelle ändert (Wirkungsgrad
der Installation), nimmt nur geringfügig (aufgrund der Positionsänderung)
ab, selbst wenn sich α 180° nähert.
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So
ist die Bewegungsbahn des Arms, nachdem die zwei Bauteile gekoppelt
worden sind, kreisförmig,
wobei der Radius des Kreises dem effektiven Installations-Exzenter
entspricht und durch die folgende Formel gegeben ist: e2 = a2 + b2 – 2ab·cosβ = konstant.
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Nachdem
die beiden Bauteile miteinander gekoppelt worden sind, bewegen sich
alle beweglichen Bauteile zusammen mit dem Installations-Exzenter
um die Achse des Anbringungsbolzens relativ zu den stationären Komponenten,
so dass die effektive Länge
des Installations-Exzenters und der verfügbare Installationshub vergrößert werden.
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Bevor
das Einstellelement 18 von dem Riemen weggeschwenkt worden
ist, ist, wenn sich der Arm 46 an der freien Armposition
befindet und das Einstellelement 18 nicht mit dem Stift 34 in
Eingriff gekommen ist, wie dies in 10 dargestellt
ist, die Kraft auf den Stift 34 sehr gering oder nahezu
0. Wenn jedoch das Einstellelement 18 weit genug geschwenkt
worden ist, so dass es mit dem Arm 46 in Eingriff kommt
bzw. damit gekoppelt wird (da die Endfläche 100 des Schlitzes 32 mit
dem Stift 34 in Eingriff kommt), wird der Arm 46 zwangsweise
zusammen mit dem Einstellelement 18 von dem Riemen weggedreht
bzw. geschwenkt. Dabei wird der Arm 46 zwangsweise gegen
die Rückstell-
bzw. Spannkraft gedreht, die durch die Torsionsfeder 82 erzeugt
wird, wobei die maximale Federlast erzeugt wird, wenn der Arm 46 die
Last-Endposition erreicht. So wird, während der Arm 46 zusammen
mit dem exzentrischen Einstellelement 18 von dem Riemen weggedreht
bzw. geschwenkt wird, der Stift 34 durch die spannende
Federkraft belastet, da die Torsionsfeder 82 der Schwenkdrehung
von dem Riemen weg Widerstand entgegensetzt.
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Nachdem
der Riemen vollständig
in dem Riemen-Antriebssystem installiert und ordnungsgemäß positioniert
worden ist, wird, wie mit dem Pfeil in 8B dargestellt,
das Einstellelement 18 und damit der Arm 46 wieder
in Richtung des Riemens (beispielsweise wie dargestellt in Uhrzeigersinn)
gedreht (bzw. wird zugelassen, dass er sich unter dem Einfluss der
Torsionsfeder 82 dreht). Das Einstellelement 18 wird
auf den Riemen 16 zugedreht, bis der Arm an dem Anschlag
des freien Arms anliegt und/oder die Riemenscheibe mit dem Riemen
in Eingriff kommt. Wenn die Schwenkstruktur an dem freien Armanschlag
und/oder dem Riemen anliegt, wird der Anschlag und/oder der Riemen
der Federlast ausgesetzt, so dass nur geringe oder keine Federlastkraft über die
Schwenkstruktur auf die Kopplungsstruktur übertragen wird, und die Fläche 100 des
Schlitzes 32 löst
sich an diesem Punkt von dem Stift 34. So ist dann die
Federlast auf den Stift 34 wiederum sehr gering, wenn nicht
0, und der Stift 34 kann recht einfach aus der Spannvorrichtung
entnommen werden. Wenn der Stift 34 entnommen wird, kann
sich Arm 46 ungehindert relativ zu dem Einstellelement 18 drehen
oder geschwenkt werden, und die Spannvorrichtung ist in Funktion
(auch wenn noch nicht vollständig
eingestellt).
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Wenn
der Stift 34 aus der Spannvorrichtung entfernt worden ist,
wird das Einstellelement 18 auf den Riemen 16 zugedreht,
um die Riemenscheibe 86 in Spanneingriff mit dem Riemen 16 zu
pressen. Das Einstellelement kann entweder weiter zurück entgegen
dem Uhrzeigersinn (die ursprüngliche
Richtung auf den Riemen zu) gedreht werden, um die Riemenscheibe
in Spanneingriff mit den Riemen 16 an einer "tiefen" Position zu drücken, oder
es kann erneut im Uhrzeigersinn (der ursprünglichen Richtung von dem Riemen
weg) um 180° gedreht
werden, um die Riemenscheibe in Spanneingriff mit dem Riemen 16 an einer "hohen" Position zu pressen.
Wenn ausreichend Spannung auf den Riemen 16 ausgeübt wird, ist
das entgegenwirkende Riemen-Lastmoment, das durch den Riemen 16 über den
Arm 46 ausgeübt wird,
stärker
als das Federmoment, das durch die Torsionsfeder 82 auf
den Arm 46 ausgeübt
wird, und der Arm 46 beginnt, sich relativ zu dem Einstellelement 18 in
der entgegengesetzten Richtung (d. h. in der Richtung von dem Riemen 16 weg)
zu drehen bzw. geschwenkt zu werden. An dieser Dreh- bzw. Winkelposition
des Einstellelementes 18 und des Arms 46 wird
die Torsionsfeder 82 so eingestellt, dass sie die gewünschte vorgegebene
statische Spannkraft auf den Riemen 16 ausübt. Das
heißt,
die Spannvorrichtung 10 befindet sich, wie in 8C und 9C dargestellt,
in ihrer Standard-Funktionsposition.
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Dann
wird der Befestigungsbolzen 14 angezogen, um das Einstellelement 18 zu
fixieren. Die Spannvorrichtung 10 ist so installiert worden,
wobei der Arm 46 frei um das Einstellelement 8 herum
geschwenkt werden kann (in diesem Drehbereich jedoch durch die Anschläge 76 und 78 eingeschränkt ist).
Wenn der Riemen 16 beim Motorbetrieb durchhängt, zwingt
die Torsionsfeder 82 den Arm 46 sich zu drehen,
und aufgrund des exzentrischen Aufbaus wird der Arm 46 geschwenkt
und bewegt die Riemenscheibe auf den Riemen zu, um das Durchhängen aufzuheben.
Umgekehrt übt,
wenn die Spannung in dem Riemen 16 beim Motorbetrieb zunimmt,
der Riemen 16 eine Lastkraft auf die Riemenscheibe aus, die
bewirkt, dass sich der Arm 46 entgegen der Spannkraft der
Torsionsfeder 82 in der entgegengesetzten Richtung dreht.
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Die
Spannvorrichtung ist nunmehr mit dem geeigneten Maß an Spannung
in der Torsionsfeder 82 installiert worden, um das geeignete
Maß an
Moment auf den Arm 46 auszuüben und den Riemen 16 richtig
zu spannen. Da das Anschlagelement 74 vorbefestigt ist,
wird die Installationseinstellung vor allem vorgenommen, um die
richtige statische Spannkraft auf den Riemen 16 einzustellen,
d. h. nicht, um die Position der Anschläge 76 und 78 relativ
zu dem Anschlagelement 74 einzustellen. Daher muss die
Installationseinstellung nur so vorgenommen werden, dass sich das
Anschlagelement 74 an einer Position zwischen den Anschlägen 76 und 78 befindet.
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Die
Spannvorrichtung 10 der vorliegenden Erfindung vergrößert, wie
oben angemerkt, den aktiven Installationshub, belässt jedoch
die Kopplungsstruktur (den Stift 34) zum Installieren und
Entfernen unbelastet. Durch das Hinzufügen der Bewegung des Arms 46 zu
dem Hub des Einstellelementes wird der Gesamt-Installationshub verglichen
mit dem Installationshub lediglich der Bewegung des Einstellelementes
um ungefähr
50% vergrößert. Die
Länge des
Installationshubes, die während
der Riemeninstallation benö tigt
wird, ist jedoch veränderlich
und kann an die Motortoleranzen sowie die Riemenlänge angepasst
werden. Das heißt,
es ist möglich,
dass bei einigen Motor-Riemen-Kombinationen der zusätzliche
Installations-Hub, der durch Drehen des Arms 46 in Richtung
der Last-Endposition gewonnen wird, nur teilweise benötigt wird
oder überhaupt
nicht erforderlich ist. In diesen Fällen ist es nicht notwendig,
das Einstellelement 18 und den Arm 46 vollständig zu
drehen (d. h., bis der Arm 46 die Last-Endposition erreicht),
sondern nur, bis der Riemen in das Antriebssystem eingeführt werden
kann.
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Des
Weiteren werden, da der Stift 34 mit Ausnahme der gekoppelten
Drehung des Spannvorrichtung-Arms 46 und des Einstellelementes 18 nicht belastet
(d. h. keine Federlast auf den Stift 34 wirkt) ist, Installieren
und Entfernen des Stiftes während
der Montage der Spannvorrichtung erheblich erleichtert. Weiterhin
wird ein möglicherweise
schädigender
Aufschlag des Spannvorrichtungsarms, der sich plötzlich bis in die freie Armposition
dreht, wenn der Stift entfernt wird, vermieden.
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Als
eine alternative Konstruktion ist vorgesehen, dass die Konfiguration
aus Stiftloch und Schlitz umgekehrt wird. Insbesondere ist vorgesehen,
dass entgesetzt zu dem oben Beschriebenen das Stiftloch für den Installations-Stift
in dem Flansch des exzentrischen Einstellelementes ausgebildet sein
kann und der Schlitz in dem Schwenkarm ausgebildet sein kann. Dieser
Aufbau würde
die gleiche Spiel-Kopplung zwischen dem Schwenkarm und dem exzentrischen
Einstellelement bewirken, wie sie oben beschrieben ist.
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Es
liegt daher auf der Hand, dass die Aufgaben der vorliegenden Erfindung
vollständig
und wirkungsvoll erfüllt
worden sind. Die oben aufgeführten speziellen
Ausführungen
dienen der Darstellung struktureller und funktionaler Prinzipien
der vorliegenden Erfindung und sollen nicht einschränkend wirken.
Die vorliegende Erfindung soll im Gegenteil andere Abwandlungen,
Veränderungen
und Ersatzlösungen
innerhalb des Umfangs der beigefügten Ansprüche einschließen.