DE19881945B4

DE19881945B4 - Riemen-System mit kontinuierlich variabler Drehzahl

Info

Publication number: DE19881945B4
Application number: DE19881945T
Authority: DE
Inventors: Takao Tamagawa; Sinji Yasuhara; Yasuhiko Hasuda
Original assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Current assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Priority date: 1997-11-13
Filing date: 1998-11-12
Publication date: 2006-05-04
Anticipated expiration: 2018-11-13
Also published as: US6478701B1; WO1999025994A1; DE19881945T1

Abstract

Riemen-System (101) mit kontinuierlich variabler Drehzahl, mit:
einer Riemenscheibe (107) mit variablem Radius zum Verändern des wirksamen Radius eines um sie herum geschlungenen, endlosen Riemens (102); und
einer Spanneinrichtung (10) zum Einstellen der Spannung des Riemens;
wobei die Riemenscheibe (107) mit variablem Radius aufweist i) einen ersten und einen zweiten Hauptkörper (202, 203) der Riemenscheibe, die um eine drehbare Welle (201) angeordnet und axial beweglich sind, ii) eine erste und eine zweite kegelförmige Leistungsübertragungsfläche (204, 205), die an gegenüberliegenden Seiten des ersten und des zweiten Hauptkörpers der Riemenscheibe ausgebildet sind, iii) einen Leistungsübertragungsring (206), der zwischen der ersten und der zweiten Leistungsübertragungsfläche so angeordnet ist, daß der Leistungsübertragungsring gegenüber einer Achse der drehbaren Welle (201) exzentrisch liegen kann, und um dessen äußere Umfangsfläche der Riemen geschlungen ist, und iv) erste Druckmittel (211), um den Leistungsübertragungsring (206) in eine Position zu drücken, in der er konzentrisch zu der...

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Riemen-System mit kontinuierlich variabler Drehzahl, wobei eine Riemenscheibe mit variablem Radius verwendet wird, die in der Lage ist, den wirksamen Radius eines um sie herum gewickelten Riemens zu verändern.
Stand der Technik
Herkömmlicherweise wird in einem Kraftfahrzeug ein Riemen-Übertragungs-Getriebe zum Antreiben von Hilfsmaschinen wie einem Fahrzeugkompressor, einer Lichtmaschine, einer Wasserpumpe und einer Ölpumpe verwendet.
Bei dem Riemen-Übertragungs-Getriebe wird eine Antriebskraft von einer Kurbelwelle eines Motors mit einem vorbestimmten Übersetzungsverhältnis mittels einer Riemenscheibe und eines Riemens übertragen. Die Umdrehungszahl von jeder der angetriebenen Hilfsmaschinen steigt mit einem Anstieg der Umdrehungszahl der Kurbelwelle an. Auch der Wirkungsgrad von jeder der Hilfsmaschinen steigert sich, wenn deren Umdrehungszahlen ansteigen. Umgekehrt vermindert sich der Wirkungsgrad, wenn die Umdrehungszahl nicht kleiner ist als eine vorbestimmte Zahl.
Demzufolge wird zum Drehen der Hilfsmaschinen auf unnötige Weise immer mehr Energie aufgewendet als notwendig. Dies beeinträchtigt auch die Haltbarkeit der Hilfsmaschinen. Daher ist ein Riemen-Übertragungs-Getriebe vorgeschlagen worden, das dazu ausgelegt ist, die Umdrehungszahlen der Hilfsmaschine einstellbar zu machen.

Aus der Druckschrift WO 97/33105 A1 ist ein Riemen-System mit kontinuierlich variabler Drehzahl bekannt, mit:
einer Riemenscheibe mit variablem Radius zum Verändern des wirksamen Radius eines um sie herum geschlungenen, endlosen Riemens, und
einer Spanneinrichtung zum Einstellen der Spannung des Riemens,
wobei die Riemenscheibe mit variablem Radius aufweist:

i) einen ersten und einen zweiten Hauptkörper der Riemenscheibe, die um eine drehbare Welle angeordnet und axial beweglich sind,
ii) eine erste und eine zweite kegelförmige Leistungsübertragungsfläche, die an gegenüberliegenden Seiten des ersten und des zweiten Hauptkörpers der Riemenscheibe ausgebildet sind,
iii) einen Leistungsübertragungsring, der zwischen der ersten und der zweiten Leistungsübertragungsfläche so angeordnet ist, dass der Leistungsübertragungsring gegenüber einer Achse der drehbaren Welle exzentrisch liegen kann, und um dessen äußere Umfangsfläche der Riemen geschlungen ist, und
iv) erste Druckmittel, um den Leistungsübertragungsring in eine Position zu drücken, in der er konzentrisch zu der Achse durch den ersten und den zweiten Hauptkörper der Riemenscheibe liegt, wobei die Spanneinrichtung aufweist: i) ein feststehendes Element, ii) ein bewegliches Element, das relativ gegenüber dem feststehenden Element beweglich ist, iii) eine Spannriemenscheibe, die mittels des beweglichen Elementes drehbar gelagert ist und an dem Riemen angreift, und iv) zweite Druckmittel, um die Spannriemenscheibe mittels des beweglichen Elementes in eine Richtung zu drücken, in der dem Riemen Spannung gegeben wird, wobei die zweiten Druckmittel solche Mittel aufweisen, um eine Position zu verändern, in der der Leistungsübertragungsring arbeitet, und wobei sich eine Kraft, die von den zweiten Druckmitteln erzeugt wird, um den Leistungsübertragungsring gegenüber der Achse mittels des Riemens in eine exzentrische Lage zu versetzen, und eine Kraft, die von den ersten Druckmitteln erzeugt wird, um den Leistungsübertragungsring in Richtung zur konzentrischen Position zu drücken, im Gleichgewicht befinden, so dass die Position definiert ist, in der der Leistungsübertragungsring arbeitet.

Ein ähnliches Riemen-System ist aus der Druckschrift WO 94/29616 A1 bekannt.

Aus dem Dokument US 5,176,581 A ist eine Spanneinrichtung bekannt, die zum Spannen eines Riemen-Systems geeignet ist.

Ein weiteres Riemen-Übertragungs-Getriebe ist beispielsweise in der WO 90/15940 A1 offenbart. Bei dem Riemen-Übertragungs-Getriebe dieses Dokumentes wird eine Riemenscheibe mit variablem Radius zum Verändern des wirksamen Radius eines um sie herum gewickelten Riemens verwendet.

Die Riemenscheibe mit variablem Radius bzw. zum Bereitstellen eines variablen Radius umfaßt eine große Anzahl von Riemen-Eingriffsstegen, die auf kreisförmige Art und Weise um eine sich drehende Welle herum angeordnet sind und in radialer Richtung durch Druckmittel elastisch nach außen gedrückt werden. Der Durchmesser des hierdurch gebildeten kreisförmigen Musters ist der wirksame Durchmesser der Riemenscheibe mit variablem Radius. Der wirksame Durchmesser der Riemenscheibe mit variablem Radius wird verändert, indem die Riemen-Eingriffsstege kollektiv in radialer Richtung nach innen bewegt werden, und zwar gegen die Druckkraft, die von den Druckmitteln erzeugt wird.

Genauer gesagt, ist eine Mehrzahl von radialen Vertiefungen, die sich spiralförmig in entgegengesetzten Richtungen erstrecken, jeweils in einem Paar von gegenüber stehenden, rotierenden Platten gebildet. Die beiden Enden der Riemen-Eingriffsstege sind jeweils gelagert in den entsprechenden radialen Vertiefungen der beiden rotierenden Platten. Folglich kann jeder der Riemen-Eingriffsstege den wirksamen Radius verändern, ohne die kreisförmige Anordnung zu verändern, wenn sich die beiden rotierenden Platten relativ zueinander verdrehen. Es wird als Druckmittel eine schraubenförmige Torsionsfeder verwendet, die zwischen den beiden rotierenden Platten angeordnet wird und die beiden rotierenden Platten dreht und in die Richtung drückt, in der der wirksame Radius ansteigt.

Bei dem in dem Dokument beschriebenen Riemen-Übertragungs-Getriebe wird die oben erwähnte große Anzahl von Riemen-Eingriffsstegen als die Riemenscheibe mit variablem Radius verwendet, so daß sich eine große Anzahl von Bauteilen ergibt. Darüber hinaus muß sich der Durchmesser des kreisförmigen Musters verändern, wobei die Riemen-Eingriffsstege in einem Zustand einer kreisförmigen Anordnung verbleiben. Demgemäß ist die Konstruktion des Riemen-Übertragungs-Getriebes kompliziert. Daher kann eine stoßfreie gleichmäßige Veränderung der Drehzahl nicht erreicht werden.

Wenn sich die große Anzahl von Riemen-Eingriffsstegen beispielsweise bewegt, um den Durchmesser des kreisförmigen Musters bzw. der kreisförmigen Anordnung zu verändern, wird zwi schen jedem Ende der Riemen-Eingriffsstege und der jeweiligen entsprechenden radialen Vertiefung ein Reibwiderstand erzeugt. Da somit zwei Reibabschnitte pro Riemen-Eingriffssteg vorliegen und die Anzahl der Riemen-Eingriffsstege groß ist, entsteht eine große Anzahl von Reibabschnitten. Im Ergebnis ist der Reibwiderstand hoch, was es unmöglich macht, eine gleichmäßige Veränderung der Drehzahl zu erzielen.

Die vorliegende Erfindung wurde gemacht in Anbetracht der oben genannten Probleme. Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein Riemen-System mit kontinuierlich variabler Drehzahl anzugeben, bei dem eine gleichmäßige Drehzahlveränderung erzielbar ist.

Die obige Aufgabe wird gelöst durch Riemen-Systeme mit kontinuierlich variabler Drehzahl gemäß den Ansprüchen 1, 11 und 18.

Bei einer Ausführungsform wird der Leistungsübertragungsring in die Position versetzt, in der sich die Kraft, die von den zweiten Druckmitteln in der Spanneinrichtung erzeugt wird, um den Leistungsübertragungsring mittels des Riemens in die exzentrische Position zu bringen, und die Kraft, die von den ersten Druckmitteln in der Riemenscheibe mit varia blem Radius erzeugt wird, um den Leistungsübertragungsring in Richtung auf die zu der rotierenden Welle konzentrische Position zu drücken, im Gleichgewicht befinden, um die Position zu definieren, in der der Leistungsübertragungsring exzentrisch liegt. Folglich verändert sich der wirksame Radius des Riemens. Eine Veränderung der Drehzahl wird erzielt unter Verwendung des Gleichgewichtes zwischen den Kräften, und zwar mittels des Riemens, wodurch eine stabile und gleichmäßige Veränderung der Drehzahl möglich gemacht wird.

Die zweiten Druckmittel können in einigen Fällen ein elastisches Element aufweisen, um dem Riemen mittels der Spannriemenscheibe die Spannung zu geben, und einen Aktuator zum aktiven Verändern der Position, in der die Spannriemenscheibe arbeitet, und zwar mittels des variablen Elementes, um die Spannung des Riemens einzustellen bzw. nachzustellen.

In diesem Fall ist es bevorzugt, wenn eine Kraft, die von dem elastischen Element in der Spanneinrichtung erzeugt wird, um den Leistungsübertragungsring mittels des Riemens in exzentrische Richtung zu versetzen, kleiner ist als eine Kraft, die von den Druckmitteln in der Riemenscheibe mit variablem Radius erzeugt wird, um den Leistungsübertragungsring in Richtung auf die Position konzentrisch zu der Achse zu drücken. Der Aktuator kann in einigen Fällen ein hydraulischer Aktuator wie ein Hydraulikzylinder oder ein hydraulischer Motor sein.

Die ersten Druckmittel können in einigen Fällen ein elastisches Element umfassen zum Drücken des ersten und des zweiten Hauptkörpers der Riemenscheibe in Richtungen, so daß sie sich aneinander annähern, und ein Trägheitselement, das in Abhängigkeit von der Drehzahl der Riemenscheibe mit variablem Radius in Zentrifugalrichtung versetzt wird, um den ersten und den zweiten Hauptkörper der Riemenscheibe in Richtungen näher zueinander zu drücken. Die zweiten Druckmittel können in einigen Fällen ein elastisches Element aufweisen, um dem Riemen mittels der Spannriemenscheibe die Spannung zu geben.

In diesem Fall ist es bevorzugt, wenn die Kraft, die von dem elastischen Element in der Spanneinrichtung erzeugt wird, um den Leistungsübertragungsring mittels des Riemens exzentrisch zu machen, größer ist als die Kraft, die von dem elastischen Element in der Riemenscheibe mit variablem Radius erzeugt wird, um den Leistungsübertragungsring in die Position konzentrisch zu der Achse zu drücken. Das elastische Element in den ersten Druckmitteln kann eine Schraubenfeder oder eine Belleville-Feder sein. Das Trägheitselement kann in einigen Fällen in einem das Element aufnehmenden Raum angeordnet sein, der sich nach außen entlang des Radius der Riemenscheibe mit variablem Radius verjüngt.

Die ersten Druckmittel können in einigen Fällen einen hydraulischen Aktuator wie einen Hydraulikzylinder oder einen Hydraulikmotor, als Mittel zum Verändern der Position umfassen, in der der Leistungsübertragungsring arbeitet.

Kurzbeschreibung der Zeichnung
1 ist eine schematische Ansicht der Konstruktion eines Riemensystems mit kontinuierlich variabler Drehzahl gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenen Erfindung, wobei ein Zustand vor einer Drehzahlveränderung gezeigt ist;
2 ist eine schematische Ansicht der Konstruktion des Systems, das in 1 gezeigt ist, wobei ein Zustand dargestellt ist nach einer Drehzahlveränderung;
3 ist eine schematische Ansicht einer Hydraulikschaltung zum Betreiben eines Hydraulikzylinders in dem in 1 gezeigten System, wobei die Ansicht dem Zustand nach der Drehzahlveränderung entspricht;
4 ist eine schematische Ansicht einer Hydraulikschaltung zum Betreiben eines Hydraulikzylinders in dem in 1 gezeigten System, wobei die Ansicht dem Zustand vor der Veränderung der Drehzahl entspricht;
5 ist eine Längsschnittansicht einer Riemenscheibe mit variablem Radius in dem in 1 gezeigten System, wobei ein Zustand gezeigt ist, in der sich ein Leistungsübertragungsring in einer Position konzentrisch zu einer sich drehenden Welle befindet;
6 ist eine Vorderansicht einer Plattenfeder in der Riemenscheibe mit variablem Radius, die in 5 gezeigt ist;
7 ist eine Längsschnittansicht der Riemenscheibe mit variablem Radius, die in 5 gezeigt ist, wobei ein Zustand dargestellt ist, in dem der Leistungsübertragungsring exzentrisch liegt;
8 ist eine Längsschnittansicht einer Riemenscheibe mit variablem Radius in einem Riemen-System mit kontinuierlich variabler Drehzahl gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei ein Zustand gezeigt ist, bei der sich ein Leistungsübertragungsring in einer konzentrischen Position befindet;
9 ist eine halbseitige Ansicht der Riemenscheibe mit variablem Radius, die in 8 gezeigt ist;
10 ist eine perspektivische Explosionsansicht eines Hauptkörpers der Riemenscheibe mit variablem Radius, die in 8 gezeigt ist, und eines Führungselementes;
11 ist eine perspektivische Explosionsdarstellung, die einen Zustand zeigt, in dem ein Führungselement in eine äußere Umfangsfläche eines Paßvorsprunges eines Hauptkörpers der Riemenscheibe mit variablem Radius eingepaßt ist, die in 8 gezeigt ist;
12 ist eine teilweise ausgeschnittene, perspektivische Ansicht des in 11 gezeigten Führungselementes;
13 ist eine schematische perspektivische Ansicht, die einen Zustand zeigt, in dem ein Führungselement und ein Verbindungselement mit einem Paßvorsprung eines Hauptkörpers der Riemenscheibe mit variablem Radius kombiniert sind, die in 8 gezeigt ist;
14 ist eine perspektivische Explosionsdarstellung, die einen Zustand zeigt, in dem ein Verbindungselement kombiniert ist mit beiden Hauptkörpern, die miteinander kombiniert sind in der Riemenscheibe mit variablem Radius, die in 8 gezeigt ist;
15 ist eine vergrößerte Schnittansicht eines Teils in der Nachbarschaft des Innenumfangs der Riemenscheibe mit variablem Radius, die in 8 gezeigt ist;
16 ist eine perspektivische Explosionsansicht eines Verbindungselementes und einer sich drehenden Welle in der Riemenscheibe mit variablem Radius, die in 8 gezeigt ist;
17 ist eine Querschnittsansicht einer Spanneinrichtung in einem Riemen-System mit kontinuierlich variabler Dreh zahl gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
18A und 18B sind schematische Draufsichten, einschließlich einer Teilschnittansicht, die den Betrieb der in 17 gezeigten Spanneinrichtung beschreiben, wobei der Querschnitt einem Querschnitt entlang der Linie V-V entspricht, die in 17 gezeigt ist;
19A und 19B sind schematische Ansichten der Konstruktion eines Hauptteiles eines Riemen-Systems mit kontinuierlich variabler Drehzahl gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei 19A einen Zustand vor einer Veränderung der Drehzahl und 19B einen Zustand nach einer Veränderung der Drehzahl darstellt;
20 ist eine Teilschnittansicht einer Spanneinrichtung von vorne, die in dem System enthalten ist, das in den 19A und 19B gezeigt ist;
21 ist eine Längsschnittansicht der in 20 gezeigten Spanneinrichtung;
22 ist eine Teilschnittansicht der in 20 gezeigten Spanneinrichtung von vorne, wobei ein Zustand gezeigt ist, in der die Spanneinrichtung einen Riemen zieht;
23 ist eine Teilschnittansicht einer Spanneinrichtung von vorne, und zwar in einem Riemen-System mit kontinuierlich variabler Drehzahl gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
24 ist eine Teilschnittansicht der in 23 gezeigten Spanneinrichtung von vorne, wobei ein Zustand gezeigt ist, in der die Spanneinrichtung einen Riemen zieht;
25 ist eine Teilschnittansicht einer Spanneinrichtung von vorne, und zwar in einem Riemen-System mit kontinuierlich variabler Drehzahl gemäß einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
26A und 26B sind schematische Ansichten der Konstruktion eines Riemen-Systems mit kontinuierlich variabler Drehzahl gemäß einer siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei 26A einen Zustand vor einer Veränderung der Drehzahl und 26B einen Zustand nach einer Veränderung der Drehzahl darstellt;
27 ist eine Teilschnittansicht einer Spanneinrichtung von vorne, die in dem in den 26A und 26B gezeigten System enthalten ist;
28 ist eine Längsschnittansicht eines Hauptteils der in 27 gezeigten Spanneinrichtung;
29 ist eine schematische Ansicht eines Hauptteils einer Spanneinrichtung in einem Riemen-System mit koninuierlich variabler Drehzahl gemäß einer achten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
30 ist eine Teilschnittansicht eines Hauptteils einer Spanneinrichtung von der Seite, und zwar in einem Riemen-System mit kontinuierlich variabler Drehzahl gemäß einer neunten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
31 ist eine Schnittansicht einer Riemenscheibe mit variablem Radius, die in einem Riemen-System mit kontinuierlich variabler Drehzahl gemäß einer zehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthalten ist, wobei ein Zustand gezeigt ist, in dem ein Leistungsübertragungsring exzentrisch gelagert ist;
32A und 32B sind schematische Ansichten eines Hauptteiles eines Riemen-Systems mit kontinuierlich variabler Drehzahl, wobei die in 31 gezeigte Riemenscheibe mit variablem Radius auf eine angetriebene Riemenscheibe angewendet ist, wobei 32A einen Zustand vor einer Veränderung der Drehzahl und 32B einen Zustand nach einer Veränderung der Drehzahl zeigt;
33 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Umdrehungszahl einer Antriebsriemenscheibe und der Umdrehungszahl der Riemenscheibe mit variablem Radius zeigt, die in 31 gezeigt ist;
34 ist eine Schnittansicht, die einen Zustand zeigt, in dem sich ein Leistungsübertragungsring in der Riemenscheibe mit variablem Radius, die in 31 gezeigt ist, in einer konzentrischen Position befindet;
35 ist eine Vorderansicht einer Plattenfeder in der Riemenscheibe mit variablem Radius, die in 31 gezeigt ist;
36 ist eine schematische Ansicht, die einen Zustand zeigt, in der eine Verbindungswelle in einem Verbindungsloch in der Plattenfeder in der in 31 gezeigten Riemenscheibe mit variablem Radius liegt;
37 ist eine teilweise ausgeschnittene perspektivische Ansicht eines Hauptteils eines Gegen- bzw. Widerlagerelementes, das an einem zweiten Hauptkörper der in 31 gezeigten Riemenscheibe mit variablem Radius festgelegt ist;
38 ist eine Schnittansicht einer Riemenscheibe mit variablem Radius, die in einem Riemen-System mit kontinuierlich variabler Drehzahl gemäß einer elften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthalten ist, wobei ein Zustand dargestellt ist, in dem sich ein Leistungsübertragungsring in einer konzentrischen Position befindet;
39 ist eine Seitenansicht eines Teils einer äußeren Umfangsfläche eines zweiten Hauptkörpers, der in 38 gezeigten Riemenscheibe mit variablem Radius; und
40A und 40B sind schematische Ansichten eines zweiten Hauptkörpers der Riemenscheibe, eines Gegenelementes und einer Verbindungswelle mit einer Rolle bzw. Walze zum Verbinden des zweiten Hauptkörpers der Riemenscheibe und des Gegenelementes in der in 38 gezeigten Riemenscheibe mit variablem Radius, wobei 40A einem Zustand entspricht, in dem sich ein Leistungsübertragungsring in einer konzentrischen Position befindet, und wobei 40B einem Zustand entspricht, in dem der Leistungsübertragungsring exzentrisch gelagert ist bzw. liegt.
Bester Modus zum Ausführen der Erfindung
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachstehend unter Bezug auf die beigefügte Zeichnung beschrieben.
Erste Ausführungsform
Im folgenden wird unter Bezugnahme auf die 1 bis 7 ein Riemen-System mit kontinuierlich variabler Drehzahl gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Bei der ersten Ausführungsform befindet sich das Riemen-System mit kontinuierlich variabler Drehzahl in einem Kraftfahrzeug und wird als Antriebssystem zum Antreiben von Hilfsmaschinen mittels einer Antriebsquelle des Kraftfahrzeugs angewendet. In der ersten Ausführungsform wird ein System beschrieben, bei dem in Anpassung an eine Konstruktion einer Hilfsmaschine, beispielsweise ein Turbolader, eine angetriebene Riemenscheibe als die Riemenscheibe mit variablem Radius ausgebildet ist. Es ist jedoch auch möglich, als Riemenscheibe mit variablem Radius eine Antriebsriemenscheibe zu nehmen. Als Hilfsmaschine lassen sich beispielhaft zusätzlich zu dem oben erwähnten Turbolader eine Pumpe für Luft, eine Lichtmaschine, ein Kompressor für eine Klimaanlage, eine Hydraulikpumpe für eine Servolenkung und eine Wasserpumpe angeben. Das System kann als System zum Antreiben einer Vielzahl solcher Hilfsmaschinen konstruiert sein. In diesem Fall können bei einem System eine oder zwei oder mehrere angetriebene Riemenscheiben als Riemenscheiben mit variablem Radius ausgebildet sein.
Gesamtkonstruktion
In 1 ist ein System 101 gezeigt, das einen endlosen Riemen 102 aufweist, der nacheinander geschlungen ist um eine Antriebsriemenscheibe 103, die mit einer Kurbelwelle eines Motors bzw. einer Maschine verbunden ist, die als Antriebsquelle eines Kraftfahrzeuges dient, eine Spannriemenscheibe 105 in einer Spanneinrichtung 104 zum Einstellen eines Übersetzungsverhältnisses, eine Mitläuferriemenscheibe 106, deren Position festliegt, und eine Riemenscheibe 107 mit variablem Radius, die mit einer drehbaren Welle K einer Hilfsmaschine verbunden ist.
Die Spannriemenscheibe 105 ist so angeordnet, daß sie einen durchhängenden bzw. schlaffen Abschnitt des Riemens 102 zwischen der Antriebsriemenscheibe 103 und der Mitläuferriemenscheibe 106 anzieht bzw. nachzieht bzw. spannt. Die Spanneinrichtung 104 umfaßt ein Tragelement 108, das aus einem Schwenkarm besteht, der an einem feststehenden Abschnitt eines Motorgehäuses oder dergleichen gelagert ist, so, daß der Schwenkarm schwenkbar ist. Eine Schwenkachse 109 des Tragelementes 108 ist in der Mitte des Tragelementes 108 vorgesehen. Beide Enden des Tragelementes 108 sind so angeordnet, daß sie sich bezüglich der zwischen ihnen angeordneten Schwenkachse 109 gegenüberliegen. Die Spannriemenscheibe 105 ist so gelagert, daß sie an einem Ende des Tragelementes 108 drehbar gelagert ist. Ein Ende einer Kolbenstange 111 eines Hydraulikzylinders 110, der als Hydraulikaktuator zum Verschwenken und Versetzen des Tragelementes 108 dient, ist mit dem anderen Ende des Tragelementes 108 drehbar bzw. gelenkig verbunden. Eine Schraubendruckfeder 134 dient als elastisches Element zum Drücken der Kolbenstange 111 in ihre Ausfahrrichtung und ist zwischen einer Endfläche des Hydraulikzylinders 110 und dem Ende der Kolbenstange 111 angeordnet. Die Schraubendruckfeder 134 zieht den durchhängenden Abschnitt des Riemens 102 mittels des Tragelementes 108 und der Spannriemenscheibe 105 elastisch nach, um dem Riemen 102 Spannung zu geben.
Dem Hydraulikzylinder 110 wird Arbeitsöl zugeführt aus einer Hydraulikpumpe 112, die aus einer Motorpumpe besteht, die in dem Fahrzeug vorhanden ist, wobei das Arbeitsöl nach Erfordernis zugeführt wird. Das Arbeitsöl wird zur erforderlichen Zeit ausgehend von dem Hydraulikzylinder 110 in Richtung zu einer Niederdruckseite zurückgeleitet. In 1 ist nur ein Hauptteil des Aufbaus eines Ölpfades schematisch dargestellt, der den Hydraulikzylinder 110 und die Hydraulikpumpe 112 versorgt. Details des Ölpfades werden jedoch nachstehend unter Bezugnahme auf die 3 und 4 beschrieben. Bei der Bezugsziffer 113 ist ein Solenoid-Ventil gezeigt, mit dem sich alternativ zwei Zustände auswählen lassen, und zwar in Abhängigkeit davon, ob dem Hydraulikzylinder 110 Arbeitsöl aus der Hydraulikpumpe 112 zugeführt wird oder nicht. Der eine Zustand beinhaltet den Gebrauch eines Rückschlagventiles, so daß eine Zirkulation des Öls nur in eine Richtung möglich ist, und der zweite Zustand ermöglicht eine Zirkulation des Öls in beiden Richtungen.
Die Spannriemenscheibe 105 ist so vorgesehen, daß sie in die Richtung versetzbar ist, in der die Spannung des Riemens 102 zunimmt, und in die Richtung versetzbar ist, in der die Spannung abnimmt, und zwar mit einem Schwenken bzw. Versetzen des Tragelementes 108. Die Spannriemenscheibe 105 ist durch den Hydraulikzylinder 110 in eine Position zwischen einer ersten Position, die in 1 gezeigt ist, und einer zweiten Position, die in 2 gezeigt ist, versetzbar. Die Riemenscheibe 107 mit variablem Radius besitzt für den Riemen 102 den maximalen wirksamen Radius in der ersten Position und den minimalen wirksamen Radius in der zweiten Position. Die Riemenscheibe 107 mit variablem Radius ist dargestellt durch einen Leistungsübertragungsring (der in 5 mit 206 bezeichnet ist), der in der Riemenscheibe 107 enthalten ist. Der Leistungsübertragungsring ist gegenüber einer Drehachse K als Mitte der Riemenscheibe 107 mit variablem Radius in eine exzentrische Position versetzbar.
Der Betrieb der Spannriemenscheibe 105 wird andererseits gesteuert durch eine Steuereinrichtung 114. Die Steuereinrichtung 114 empfängt ein Ausgangssignal eines ersten Drehzahlsensors 115, der als Erfassungsmittel einer Zustandsgröße dient, zum Erfassen der Drehzahl der Riemenscheibe 107 mit variablem Radius, und ein Ausgangssignal von einem zweiten Drehzahlsensor 116, der als Erfassungsmittel für eine Zustandsgröße dient, zum Erfassen der Drehzahl der Mitläuferriemenscheibe 106.
Die Drehzahl der Riemenscheibe 107 mit variablem Radius ist gleich der Drehzahl der sich drehenden Welle der Hilfsma schine und die Drehzahl der Mitläuferriemenscheibe 106 entspricht der Laufgeschwindigkeit des Riemens (die proportional ist zu der Drehzahl des Motors bzw. der Maschine).
Wenn ein Steuervorgang von der Steuereinrichtung 114 ausgeführt wird, wird das Ausgangssignal von dem zweiten Drehzahlsensor 116 eingegeben, um die Drehzahl des Motors zu erfassen. Beispielsweise wird in einem Zustand, bei dem die Umdrehungszahl des Motors niedriger ist als ein vorbestimmter Schwellenwert, die Spannriemenscheibe 105 in die in 2 gezeigte zweite Position versetzt, um den Leistungsübertragungsring in Richtung auf die exzentrische Seite zu versetzen, so daß die Umdrehungsanzahl der Hilfsmaschine relativ gesehen höher ist als die Umdrehungszahl des Motors. Andererseits wird in einem Zustand, in dem die Umdrehungszahl des Motors nicht niedriger ist als der vorbestimmte Schwellenwert, die Spannriemenscheibe 105 in die in 1 gezeigte erste Position versetzt, um den Leistungsübertragungsring in Richtung zur konzentrischen Seite zu versetzen, so daß die Umdrehungszahl der Hilfsmaschine, relativ gesehen, niedriger ausgebildet werden kann als die Umdrehungszahl des Motors. Ein Ausgangssignal von der Steuereinrichtung 114 wird ausgegeben an die Hydraulikpumpe 112, die aus einer Motorpumpe (tatsächlich einem Motor zum Antrieben der Hydraulikpumpe 112) und dem Solenoid-Ventil 113 besteht. Folglich verändert sich die Position, in der die Spannriemenscheibe 105 arbeitet, wodurch eine Veränderung der Drehzahl erreicht wird. Die Steuereinrichtung 114 erfaßt die Drehzahl der Riemenscheibe 107 mit variablem Radius, indem das Ausgangssignal von dem ersten Drehzahlsensor 115 eingegeben wird, und stellt den Betrag des Versatzes der Spannriemenscheibe 105 durch den Hydraulikzylinder 110 nach, so daß das Verhältnis von deren Drehzahl zu der Drehzahl des Motors (d.h. entsprechend der Laufgeschwindigkeit des Riemens 102) ein vorbestimmtes Verhältnis wird.
HYDRAULIKSCHALTUNG
Eine Hydraulikschaltung mit dem Hydraulikzylinder 110 und der Hydraulikpumpe 112 wird nachstehend unter Bezugnahme auf die 3 und 4 beschrieben. Der Hydraulikzylinder 110 besitzt eine erste Ölkammer 117 und eine zweite Ölkammer 118, zwischen denen ein Kolben 119 angeordnet ist, von dem aus sich die Kolbenstange 111 erstreckt. Zum Ein- und Ausfahren der Kolbenstange 111 werden die Kammern 117, 118 vergrößert bzw. verkleinert.
In einem zufuhrseitigen Ölpfad 121, mit dem ein niederdruckseitiger Hydrauliktank 120 und die erste Ölkammer 117 miteinander verbunden werden, sind ausgehend von dem Hydrauliktank 120 in dieser Reihenfolge die Hydraulikpumpe 112, die von einem Motor 122 angetrieben ist, und ein Rückschlagventil 123 angeordnet, das lediglich die Zufuhr des Arbeitsöls in Richtung auf die erste Ölkammer 117 zuläßt.
Ein Abschnitt 124 des zufuhrseitigen Ölpfades 121 auf der Seite der ersten Ölkammer 117 in Bezug auf das Rückschlagventil 123 steht mit dem Hydrauliktank 120 über einen ersten Verbindungsölpfad 125 in Verbindung, in dem das Solenoid-Ventil 113 angeordnet ist, und steht mit dem Hydrauliktank 120 über einen Entlastungsölpfad 127 in Verbindung, in dem ein Entlastungsventil bzw. Überdruckventil 126 angeordnet ist.
In einem Zustand, der in 3 gezeigt ist, erzwingt das Solenoid-Ventil 113, daß das Arbeitsöl aus der Hydraulikpumpe 112 der ersten Ölkammer 117 zugeführt wird, wobei durch das Rückschlagventil 132, das in dem Solenoid-Ventil 113 enthalten ist, verhindert wird, daß das Öl über den ersten Verbindungsölpfad 125 in Richtung zu dem Hydrauliktank 120 strömt. In 4 ist ein Zustand gezeigt, in dem mittels eines Verbindungspfades 133, der in dem Solenoid-Ventil 113 enthalten ist, der erste Verbindungsölpfad 125 in beide Richtungen geöffnet ist. In dem in 4 gezeigten Zustand ermöglicht das Solenoid-Ventil 113 eine Zirkulation des Arbeitsfluids in beiden Richtungen, also zwischen der ersten Ölkammer 117 und dem Hydrauliktank 120. Das Entlastungsventil 126 dient dazu, den Druck in Richtung hin zum niederdruckseitigen Hydrauliktank 120 freizugeben, wenn der Druck in der ersten Ölkammer 117 übermäßig hoch ist.
Der niederdruckseitige Hydrauliktank 120 und die zweite Ölkammer 118 stehen miteinander in Verbindung über einen rückflußseitigen Ölpfad 129 mit einem Rückschlagventil 128 und einen zweiten Verbindungsölpfad 131, in dem eine variable Drossel ("chock") 130 angeordnet ist, wobei die beiden Pfade 129, 131 parallel angeordnet sind. Das Rückschlagventil 128, das in dem rückflußseitigen Ölpfad 129 vorgesehen ist, ermöglicht lediglich eine Strömung von Öl in Richtung zu dem Hydrauliktank 129. Der zweite Verbindungsölpfad 131, in dem die variable Drossel 130 angeordnet ist, ermöglicht die Zirkulation von Arbeitsöl in beiden Richtungen zwischen dem Hydrauliktank 120 und der zweiten ölkammer 118, wobei durch die variable Drossel 130 ein bestimmter Einschnürungswiderstand bereitgestellt wird. Die variable Drossel 130 kann durch eine feste Drossel ersetzt werden.
Bei dem zuvor beschriebenen Aufbau des Ölpfades schließt das Solenoid-Ventil 113 den ersten Verbindungsölpfad 125, um der ersten Ölkammer 117 mittels der Hydraulikpumpe 112 das Arbeitsöl zuzuführen und das Arbeitsöl über den rückflußseitigen Ölpfad 129 aus der zweiten Ölkammer 118 dem Hydrauliktank 120 zuzuführen, wie es in 3 gezeigt ist. Demzufolge fährt die Kolbenstange 111 aus und der ausgefahrene Zustand wird aufrecht erhalten. Daher erhöht sich die Spannung des Riemens, so daß der Leistungsübertragungsring in der Riemscheibe 107 mit variablem Radius in Richtung zur exzentrischen Seite hin versetzt wird.
Im anderen Zustand, der in 4 gezeigt ist, wird der Motor 122 angehalten, um die Hydraulikpumpe 112 anzuhalten, und das Solenoid-Ventil 113 ermöglicht die Zirkulation von Arbeitsöl in beide Richtungen in dem ersten Verbindungsölpfad 125. Folglich fährt die Kolbenstange 111 durch die Spannung des Riemens in den Hydraulikzylinder 110 ein. Daher verringert sich die Spannung des Riemens, so daß der Leistungsübertragungsring der Riemenscheibe 107 mit variablem Radius in Richtung zur konzentrischen Seite hin versetzt wird. In diesem Zustand arbeitet die Spanneinrichtung 104 automatisch als herkömmliche automatische Spanneinrichtung, um Vibrationen zu dämpfen, die in dem Riemen 102 erzeugt werden. Insbesondere dann, wenn die Spannriemenscheibe 105 leicht versetzt wird, wenn der Riemen 102 vibriert, wird das Tragelement 108 verschwenkt und versetzt, so daß die Kolbenstange 111 in dem Hydraulikzylinder 110 einfährt und ausfährt.
Wenn die Kolbenstange 111 in Richtung zur Ausfahrseite hin versetzt wird (der Leistungsübertragungsring wird in Richtung zur exzentrischen Seite versetzt), wird ein Strom von Arbeitsfluid in die erste Ölkammer 117 hinein zugelassen, ohne Widerstand durch den ersten Verbindungsölpfad 125, und ein Strom von Arbeitsöl aus der zweiten Ölkammer 118 hinaus wird zugelassen ohne Widerstand durch den rückflußseitigen Ölpfad 129, wie es durch die gestrichelten Pfeile in 4 gezeigt ist. Eine Schraubendruckfeder 134, die als ein elastisches Element dient, wird dabei entspannt.
Weiterhin, wenn die Kolbenstange 111 in Richtung zur Einfahrseite hin versetzt wird (der Leistungsübertragungsring wird in Richtung zur konzentrischen Seite hin versetzt), wird ein Strom von Arbeitsöl aus der ersten Ölkammer 117 hinaus zugelassen ohne Widerstand durch den ersten Verbindungsölpfad 125, und ein Strom von Arbeitsöl in die zweite Ölkammer 118 wird zugelassen unter einem Widerstand, der durch die variable Drossel 130 in dem zweiten Verbindungsölpfad 131 erzeugt wird, wie es durch durchgezogene Pfeile in 4 gezeigt ist. Folglich wirkt die Hydraulikschaltung mit der variablen Drossel 130 und der Schraubendruckfeder 134 als dynamische Dämpfungseinrichtung, die in Bezug auf die Spannriemenscheibe 105 zusammenarbeiten, die infolge von Vibrationen des Riemens 102 betätigt wird, so daß Vibrationen des Riemens 102 gedämpft werden.
Das elastische Element ist nicht auf das in dem hydraulischen Zylinder 110 bereitgestellte Element beschränkt. Es ist auch möglich, ein Federelement zu verwenden, um das Tragelement 108 elastisch in eine Richtung zu drücken, beispielsweise eine schraubenförmige Torsionsfeder, eine schraubenförmige Zugfeder und eine schraubenförmige Druckfeder.
Riemenscheibe mit variablem Radius
5 ist eine Schnittansicht der Riemenscheibe 107 mit variablem Radius. Gemäß 5 umfaßt die Riemenscheibe 107 mit variablem Radius einen ersten und einen zweiten ringförmigen Hauptkörper 202 und 203, die axial beweglich an einer sich drehenden Welle 201 gelagert sind, und an jeweiligen gegenüberliegenden Flächen der Hauptkörper 202 und 203 der Riemenscheibe sind jeweilige Leistungsübertragungsflächen 204 und 205 ausgebildet. Die Leistungsübertragungsflächen 204 und 205 besitzen jeweils eine Kegelform, die in entgegengesetzte Richtungen ausgerichtet sind. Der Leistungsübertragungsring 206, der im Querschnitt etwa trapezförmig ist, ist so hierzwischen angeordnet, daß er gegenüber den Achsen der beiden Hauptkörper 202 und 203 (entsprechend einer Drehachse K der sich drehenden Welle 201) zwischen den Leistungsübertragungsflächen 204 und 205 exzentrisch angeordnet werden kann (siehe 7).
An einer äußeren Umfangsfläche des Leistungsübertragungsrings 206 ist eine Übertragungsfläche 208 für den Riemen 102 ausgebildet und der Riemen 102 ist um die Übertragungsfläche 208 herum geschlungen. Die Übertragungsfläche 208 weist eine Vielzahl von Rippen 236, die parallel zueinander ausgerichtet sind und sich in jene Richtung erstrecken, in die der Riemen 102 geschlungen ist, und eine Vielzahl von Umfangsrillen 237 auf, die sich jeweils mit den Rippen 236 abwechseln. Jede Rippe 236 hat eine Form, die beispielsweise im Querschnitt einer V-Form nahekommt. Die beiden Seitenflächen des Leistungsübertragungsrings 206 bilden jeweils konisch zulaufende Leistungsübertragungsflächen 209 und 210, die so ausgebildet sind, daß sie in Kontakt mit den Leistungsübertragungsflächen 204 und 205 Drehmoment übertragen.
Es ist bevorzugt, daß der Riemen 102 aus Gummi bzw. aus Kautschuk hergestellt ist. Ferner ist es bevorzugt, daß der Leistungsübertragungsring 206 aus einem Harzmaterial hergestellt ist, das erhalten wird durch Mischen von Kohlenstoffasern, aromatischen Polyamidfasern und Graphit mit Harz, das in Bezug auf die Haltbarkeit überlegene Eigenschaften aufweist und einen hohen Reibkoeffizienten besitzt, wie z.B. Phenolharz. Das Harz vollzieht an einem Gegenelement unabhängig von der Tatsache, daß es eine hohe Intensität bzw. Dichte besitzt und überlegene Abnutzungseigenschaften und einen stabilen Reibkoeffizienten unabhängig von der Temperatur besitzt, einen schonenden Kontakt. Es ist im Hinblick auf ein Verbessern des Abnutzungswiderstandes und eines weiteren Stabilisierens des Reibkoeffizientens bevorzugt, daß die Gehalte an Kohlenstoffasern, an aromatischen Polyamidfasern und Graphit in dem Harzmaterial jeweils in Bereichen von 5 bis 30 Gew.-%, 5 bis 15 Gew.-% bzw. 10 bis 15 Gew.-% liegen.
Die Riemenscheibe 107 mit variablem Radius umfaßt eine Plattenfeder 211, die als Druckmittel dient zum Drücken des ersten und des zweiten Hauptkörpers 202 und 203 der Riemenscheibe in Richtungen näher zueinander hin.
Die Plattenfeder 211 ist mittels einer Vielzahl von achsenförmigen Abschnitten bzw. Stiften 213 mit einem scheibenförmigen, flanschförmigen Verbindungsabschnitt 212 verbunden, der sich synchron mit der sich drehenden Welle 201 dreht, so daß die Plattenfeder 211 drehfest hiermit verbunden ist.
Ein radial innerer Abschnitt 214 und ein radial äußerer Abschnitt 215 der Plattenfeder 211 greifen jeweils an dem ersten bzw. dem zweiten Hauptkörper 202, 203 der Riemenscheibe an, so daß sie drehfest hiermit verbunden sind. Folglich sind sowohl die Hauptkörper 202, 203 der Riemenscheibe als auch die Plattenfeder 211 drehfest mit der sich drehenden Welle 201 verbunden. Wenn die Riemenscheibe 107 mit variablem Radius als angetriebene Riemenscheibe dient, wird ein Drehmoment von dem Riemen 102 über den Leistungsübertragungsring 206, die beiden Hauptkörper 202 und 203 der Riemenscheibe und die Plattenfeder 211 auf die sich drehende bzw. drehbare Welle 201 übertragen.
Wie es in den 5 und 6 gezeigt ist, sind in dem radial inneren Abschnitt 214 und dem radial äußeren Abschnitt 215 der Plattenfeder 211 jeweils radiale Verbindungsvertiefungen 216 und 217 ausgebildet, die in Umfangsrichtung voneinander beabstandet sind. Ferner sind in einem mittleren Abschnitt der Plattenfeder 211 in radialer Richtung Traglöcher 231 ausgebildet, die in Umfangsrichtung gleichsam bzw. gleichmäßig beabstandet sind und durch die die jeweiligen achsenförmigen Abschnitte 213 geführt sind.
Der erste Hauptkörper 202 der Riemenscheibe umfaßt eine konische Scheibe 218 und eine zylindrische Nabe 219, die im inneren Umfang der Scheibe 218 ausgebildet ist. An der Scheibe 218 ist die Leistungsübertragungsfläche 204 ausgebildet. Die Nabe 219 ist mittels eines Lagers 220, das als Gleitlager an einer Umfangsfläche der sich drehenden Welle 201 dient, axial gleitbar gelagert. Die Bezugsziffer 234 zeigt ein Anschlagelement, um zu verhindern, daß der erste Hauptkörper 202 der Riemenscheibe von der sich drehenden Welle 201 abgleitet; er ist gebildet aus einem Sprengring, der in eine Umfangsnut an einem Ende der sich drehenden Welle 201 eingepaßt ist.
Der zweite Hauptkörper 203 der Riemenscheibe umfaßt eine konische Scheibe 221 und ein zylindrische Nabe 222, die in dem inneren Umfang der Scheibe 221 gebildet ist. Die Scheibe 221 weist die Leistungsübertragungsfläche 205 auf. Die Nabe 222 des zweiten Hauptkörpers 203 der Riemenscheibe umgibt die Nabe 219 des ersten Hauptkörpers 202 und ist mittels eines Lagers 223, das als Gleitlager an der Nabe 219 des ersten Hauptkörpers 202 dient, axial gleitbar gelagert.
An einer äußeren Umfangskante einer rückseitigen, der Leistungsübertragungsfläche 205 gegenüberliegenden Fläche 224 des zweiten Hauptkörpers 203 der Riemenscheibe ist eine Vielzahl von plattenförmigen Verbindungsvorsprüngen 233 in radialer Richtung ausgebildet und in Umfangsrichtung gleichmäßig bzw. gleichsam beabstandet, wobei die plattenförmigen Verbindungsvorsprünge 233 jeweils in eine Vielzahl von Verbindungsvertiefungen 217 im radial äußeren Abschnitt 215 der Plattenfeder 211 eingepaßt sind. Die rückseitige Fläche 224 des zweiten Hauptkörpers 203 der Riemenscheibe wird durch den radial äußeren Abschnitt 215 der Plattenfeder 211 unter Druck gesetzt, so daß der zweite Hauptkörper 203 der Riemenscheibe in die Richtung näher an den ersten Hauptkörper 202 der Riemenscheibe angedrückt wird.
Die Nabe 219 des ersten Hauptkörpers 202 der Riemenscheibe erstreckt sich in Richtung zu der rückseitigen Fläche 224 des zweiten Hauptkörpers 203 der Riemenscheibe, wobei sie die Nabe 222 des zweiten Hauptkörpers 203 der Riemenscheibe durchdringt.
Die Nabe 219 bildet einen Abschnitt, der sich hin zu der rückseitigen Fläche des zweiten Hauptkörpers 203 der Riemenscheibe erstreckt. An einem Ende der Nabe 219, das als der Abschnitt dient, der sich in Richtung zu der rückseitigen Fläche hin erstreckt, ist ein ringförmiges Verbindungselement 225 ausgebildet, zum Verbinden des Endes der Nabe 219 und des radial inneren Abschnittes 214 der Plattenfeder 211, so daß diese Bauteile drehfest miteinander verbunden sind.
Der Innenumfang des Verbindungselementes 225 ist mit dem Ende der Nabe 219 mittels einer Schraube gekoppelt und drehfest hieran festgelegt. Ein über das Verbindungselement 225 übertragenes Drehmoment wirkt in jene Richtung, in die die Schraube festgezogen ist, um die Schraubverbindung nicht zu lösen.
Das Verbindungselement 225 umfaßt eine scheibenförmige Druckplatte 226 zum axialen Drücken des radial inneren Abschnittes 214 der Plattenfeder 211 und eine Vielzahl von Verbindungsvorsprüngen 227, die radial ausgerichtet und gleichmäßig in Umfangsrichtung beabstandet in der Druckplatte 226 ausgebildet sind. Die Druckplatte 226 wird von dem radial inneren Abschnitt 214 der Plattenfeder 211 gedrückt, so daß der erste Hauptkörper 202 der Riemenscheibe über das Verbindungselement 225 in Richtung näher zu dem zweiten Hauptkörper 203 der Riemenscheibe hin gedrückt wird. Die Vielzahl von Verbindungsvorsprüngen 227 ist jeweils in die Vielzahl von Verbindungsvertiefungen 216 des radial inneren Abschnittes 214 der Plattenfeder 211 eingepaßt. Der Verbindungsabschnitt 212 umfaßt einen scheibenförmigen Flansch 228, der einstückig mit der sich drehenden Welle 201 ausgebildet ist, und ein Ringelement 229, das um den Flansch 228 herum angeordnet ist. Zwischen einer äußeren Um fangsfläche des Flansches 228 und einer inneren Umfangsfläche des Ringelementes 229 ist ein elastisches Ringelement 230 angeordnet, das beispielsweise aus Gummi bzw. Kautschuk bestehen kann und mit den beiden Flächen beispielsweise durch Zusammenbacken verbunden sein kann. Das elastische Ringelement 230 verbindet das Ringelement 229 und den Flansch 228 auf elastische Weise miteinander, und zwar so, daß eine Drehmomentübertragung möglich ist und das Ringelement 229 in Drehrichtung elastisch gelagert ist.
In dem Ringelement 229 ist eine Vielzahl von Durchgangslöchern 235 ausgebildet, die in Umfangsrichtung gleichmäßig voneinander beabstandet sind. Die achsenförmigen Abschnitte 213 durchdringen die Durchgangslöcher 235 und sind in diesen festgelegt. Die achsenförmigen Abschnitte 213 sind in die jeweiligen Traglöcher 231 der Plattenfeder 211 eingepaßt, um die Plattenfeder 211 und den Verbindungsabschnitt 212 drehfest miteinander zu verbinden.
Die Plattenfeder 211 nimmt einen achsensymmetrischen, gekrümmten Zustand ein, in dem von dem radial inneren Abschnitt 214 und dem radial äußeren Abschnitt 215 konzentrierte Lasten in entgegengesetzten Richtungen aufgenommen werden. Hierbei wird der axiale Versatz der Plattenfeder 211 am Orte der Traglöcher 231 durch die jeweiligen achsenförmigen Abschnitte 213 reguliert. Indem man einen Tragradius d von jedem der achsenförmigen Abschnitte 213 auf einen vorbestimmten Wert einstellt, ist es daher möglich, den radial inneren Abschnitt 214 und den radial äußeren Abschnitt 215 um gleich große Hubbeträge in entgegengesetzte Richtungen zu versetzen.
Die oben genannte Spanneinrichtung 104 stellt die Spannung des Riemens 102 ein, und kann den Leistungsübertragungsring 206 in eine exzentrische Position verbringen, wie es in 7 gezeigt ist, wobei die beiden Hauptkörper 202 und 203 gegen die von der Plattenfeder 211 erzeugte Andruckkraft voneinander getrennt werden, wodurch es möglich ist, den effektiven bzw. wirksamen Radius D des geschlungenen Riemens 102 zu verändern.
Das elastische Ringelement 230 ist in einem Drehmomentübertragungspfad montiert. Wenn die Riemenscheibe 107 mit variablem Radius auf eine Antriebsriemenscheibe angewendet wird, können daher Variationen in Rotationsrichtung eines Antriebssystems, die von der sich drehenden Welle 201 auf den Riemen 102 übertragen werden, von dem elastischen Ringelement 230 absorbiert werden. Wenn die Riemenscheibe 107 andererseits angewendet wird auf eine angetriebene Riemenscheibe wie in der ersten Ausführungsform, können Variationen in der Drehrichtung des Antriebssystems, die von dem Riemen 102 auf die sich drehende Welle 201 übertragen werden, von dem elastischen Ringelement 230 absorbiert werden. In jedem Fall ist es möglich, zu verhindern, daß eine diskontinuierliche bzw. ruckartige Drehbewegung auf eine abtriebsseitige Ausrüstung übertragen wird, die an die Riemenübertragung angeschlossen ist (z.B. eine Hilfsmaschine des Motors). Es ist darüber hinaus möglich, Vibrationen und Geräusche zu verhindern, die in der abtriebsseitigen Ausrüstung erzeugt werden, als auch die Haltbarkeit der abtriebsseitigen Ausrüstung zu steigern.
Es wird insbesondere Drehmoment übertragen über die Plattenfeder 211, die an beiden Hauptkörpern 202 und 203 der Riemenscheibe angreift, so daß diese Elemente drehfest miteinander verbunden sind. Mit anderen Worten ist die Plattenfeder 211 in dem Drehmomentübertragungspfad montiert. Daher kann die Plattenfeder 211 in Kooperation mit dem elastischen Ringelement 230 verhindern, daß das übertragene Drehmoment variiert bzw. vibriert. Folglich kann verhindert werden, daß unnötige Variationen der Drehrichtung übertragen werden.
In einem Anwendungsfall, bei dem die Riemenscheibe 107 mit variablem Radius auf die angetriebene Riemenscheibe angewendet wird, wie in der ersten Ausführungsform, wird dann, wenn die Spannung an dem Riemen variiert, wenn also das Antriebsdrehmoment variiert, der Leistungsübertragungsring 206 in Antwort auf die Variation der Spannung etwas in Richtung zu der exzentrischen Seite und der konzentrischen Seite hin versetzt. Ferner variieren die Kontaktpunkte zwischen dem Leistungsübertragungsring 206 und den Hauptkörpern 202 und 203 der Riemenscheibe in Umfangsrichtung, wodurch es möglich wird, die Variation der Spannung zu absorbieren.
Wenn die Riemenscheibe 107 mit variablem Radius angewendet wird als Antriebsriemenscheibe, werden der Leistungsübertragungsring 206, die beiden Hauptkörper 202 und 203, die Plattenfeder 211 und das Ringelement 229 als Gewichtselemente herangenommen bzw. angesehen und das elastische Ringelement 230 wird als Federelement angenommen, wodurch es möglich gemacht wird, eine dynamische Dämpfungseinrichtung zum Verhindern von Torsionsvibrationen des Antriebssystems zum Antreiben der sich drehenden Welle 201 zu bilden. Im Ergebnis ist es möglich, die Torsionsvibrationen des Antriebssystems zum Antreiben der sich drehenden Welle 201 zu verhindern. Darüber hinaus können beide Hauptkörper 202 und 203, die für die Riemenscheibe mit varia blem Radius ohnehin unabdingbare Komponenten sind, in der dynamischen Dämpfungseinrichtung als Gewichtselemente verwendet werden. Daher können die Torsionsvibrationen des Antriebssystems verhindert werden, ohne die Größe des Systems zu steigern oder das System komplizierter zu konstruieren.
Obgleich der Flansch 228 des Verbindungsabschnittes 212 in der ersten Ausführungsform einstückig mit der sich drehenden Welle 201 ausgebildet ist, kann der Flansch 228 auch separat von der sich drehenden Welle 201 ausgebildet sein und hiermit mittels einer Keilverzahnung oder dergleichen verbunden sein, so daß eine drehfeste Verbindung erreicht wird, und es kann durch einen Sprengring oder dergleichen verhindert werden, daß der separate Flansch sich axial bewegt.
Bei der ersten Ausführungsform wird der Leistungsübertragungsring 206 in eine Position versetzt, in der sich eine resultierende Kraft, die von dem elastischen Element 134 und dem Hydraulikzylinder 110, der als Hydraulikaktuator in der Spanneinrichtung 104 dient, erzeugt wird, um den Leistungsübertragungsring 206 mittels des Riemens 102 in eine exzentrische Lage zu bringen, und eine Druckkraft, die von der Plattenfeder 211, die als Druckelement in der Riemenscheibe 107 mit variablem Radius dient, erzeugt wird, um den Leistungsübertragungsring 206 hin zu der konzentrischen Lage zu drücken (tatsächlich die Summe der Druckkraft und einer Reibwiderstandskraft, da eine Reibwiderstandskraft zwischen dem Leistungsübertragungsring und den Leistungsübertragungsflächen der Hauptkörper der Riemenscheibe existiert) im Gleichgewicht miteinander befinden. D.h., wenn der Hydraulikzylinder 110 so arbeitet, daß die erstere resultierende Kraft größer ist als die letztere Druckkraft, wird der Leistungsübertragungsring 206 in die exzentrische Lage versetzt. Wenn der Hydraulikzylinder 110 nicht arbeitet, kehrt der Leistungsübertragungsring 206 in die konzentrische Position zurück.
Die oben erwähnte erste Ausführungsform hat die folgenden Vorteile:

1) Der Hydraulikzylinder 10 wird betätigt, um den Leistungsübertragungsring 206 hin zu der konzentrischen Seite oder der exzentrischen Seite zu versetzen, und zwar durch eine Veränderung der Spannung des Riemens 102, die erzielt wird durch ein Verändern der Position, in der die Spannriemenscheibe 105 arbeitet. Folglich verändert sich der wirksame Radius des Riemens 102 in der Riemenscheibe 107 mit variablem Radius, wodurch es möglich ist, eine Veränderung der Drehzahl zu erzielen. Insbesondere dann, wenn die Kraft, die von dem elastischen Element 134 in der Spanneinrichtung 104 erzeugt wird, um den Leistungsübertragungsring 206 mittels des Riemens 102 in die exzentrische Lage zu bringen, kleiner ist als die Kraft, die von der Plattenfeder 211 erzeugt wird, die als das Druckelement in der Riemenscheibe 107 mit variablem Radius dient, um den Leistungsübertragungsring 206 zur konzentrischen Seite hin zu drücken, wird der folgende Effekt erhalten. Wenn nämlich der Hydraulikzylinder 110 nicht arbeitet, vermittelt die Spanneinrichtung 104 dem Riemen 102 eine Spannung nur durch eine Kraft, die von dem elastischen Element 134 erzeugt wird, und zwar so, wie in einem Fall, bei dem die Feder verwendet wird in einem Riemenübertragungs-Hilfsantriebssystem mit konstanter Drehzahl herkömmlicher Bauart ohne Riemenscheibe mit variablem Radius, wie in der vorliegenden Erfindung. Der Leistungsübertragungsring 206 behält einen Zustand bei, bei dem er konzentrisch liegt zu der Drehachse K der sich drehenden Welle 201. Wenn andererseits der Hydraulikzylinder 110 so arbeitet, daß die resultierende Kraft, die von dem elastischen Element 134 und dem Hydraulikzylinder 110 in der Spanneinrichtung 104 erzeugt wird, um den Leistungsübertragungsring 206 mittels des Riemens 102 in die exzentrische Lage zu versetzen, größer ist als die Druckkraft, die von der Plattenfeder 211 erzeugt wird, die als Druckelement der Riemenscheibe 107 mit variablem Radius dient, um den Leistungsübertragungsring 206 in Richtung zur konzentrischen Seite hin zu drücken, beginnt der Leistungsübertragungsring 206, sich gegenüber der Drehachse K der sich drehenden Welle 201 in die exzentrische Lage zu versetzen. Ein exzentrische Position entsprechend einer Kraft, die von dem Hydraulikzylinder 110 hinzu addiert wird, ist so definiert, daß ein gewünschtes Übertragungsverhältnis (Übersetzungsverhältnis) bei der Leistungsübertragung erhalten wird. In diesem Fall wird dem Riemen 102 Spannung vermittelt nicht nur durch die Spanneinrichtung 104, sondern auch durch das Druckelement 211 in der Riemenscheibe 107 mit variablem Radius. Demgemäß ist die Spannung stabil und geeignet eingestellt. D.h., eine Drehzahlveränderung wird erhalten unter Verwendung eines Spannungsgleichgewichtes mittels des Riemens 102, wodurch eine stabile und gleichmäßige Veränderung der Drehzahl möglich ist. Die Lebensdauer des Riemens 102 kann durch die Verwendung des Leistungsübertragungsringes 206 erhöht werden. Weiterhin ist es möglich, für den Leistungsübertragungsring 206, der aus einem anderen Material hergestellt sein kann als der Riemen 102, ein Harz bzw. Kunstharz vorzusehen, das hinsichtlich der Haltbarkeit überlegen ist und einen hohen Reibungskoeffizienten aufweist. Daher ist es möglich, die Haltbarkeit und den Wirkungsgrad der Leistungsübertragung zu steigern.
2) Bei der vorliegenden Ausführungsform ist das Riemen-System mit kontinuierlich variabler Drehzahl angewendet auf den Antrieb einer Hilfsmaschine eines Kraftfahrzeugs. Daher ist es möglich zu verhindern, daß die Hilfsmaschine mit einer unnötig hohen Drehzahl angetrieben wird, wodurch die Haltbarkeit der Hilfsmaschine verbessert wird und Energieeinsparungen erreicht werden.
3) Die Spanneinrichtung 104 zum Einstellen eines Übersetzungsverhältnisses gemäß der vorliegenden Erfindung kann herkömmlich angeordnet sein, und zwar als Ersatz für eine automatische Spanneinrichtung, wie sie an der durchhängenden Seite des Riemens 102 angeordnet ist. Folglich kann das System sehr klein ausgebildet sein. Insbesondere bei der vorliegenden Ausführungsform ist die Spanneinrichtung 104 zum Einstellen eines Übersetzungsverhältnisses versehen mit einer Schraubendruckfeder 134, die als ein elastisches Element zum Anpressen und Drücken des Riemens 102 dient. Folglich kann die Spanneinrichtung als normale automatische Spanneinrichtung funktionieren, wie es vorstehend in dem Absatz 1) beschrieben worden ist. Eine Hydraulikschaltung mit dem Hydraulikzylinder 110, die in der Spanneinrichtung 104 enthalten ist, ist mit der variablen Drossel 130 versehen, um einen Viskositätswiderstand zu erzeugen. Daher können die variable Drossel 130 und die Schraubendruckfe der 134 in Kooperation miteinander als eine dynamische Dämpfungseinrichtung wirken.
4) Der aus Gummi hergestellte Riemen 102 weist in Umschlingungsrichtung die Rippen 236 auf, also in jener Richtung, in der der Riemen die Spannung aufnimmt. Daher kann die Wand- bzw. Riemendicke des Riemens 102 in Richtung der Aufnahme von Spannung durch den Riemen 102 gleichmäßig ausgebildet sein. Ferner kann durch das Bereitstellen der Rippen 236 das Schnittmodul bzw. Sektionsmodul gesteigert werden und daher kann die Lebensdauer des Riemens 102 erhöht sein, bei kleiner Größe. Daher ist es möglich, ein Riemen-System mit kontinuierlich variabler Drehzahl zu erhalten, das klein ist und eine lange Lebensdauer besitzt.
5) Eine Druckkraft gegen den Riemen 102 in der Spannriemenscheibe 105, die erforderlich ist, um den Leistungsübertragungsring 206 in die exzentrische Lage zu versetzen, kann erhalten werden durch die Schraubendruckfeder 134, die als ein elastisches Element dient, und den Hydraulikzylinder 110. Folglich kann eine von dem Hydraulikzylinder 110 aufgebrachte Kraft kleiner sein, verglichen mit einem Fall, bei dem die Kraft ausschließlich durch den Hydraulikzylinder 110 erhalten wird. Es ist folglich möglich, den Hydraulikzylinder 110 und die Hydraulikpumpe 112, die diesem Hydraulikdruck zuführen soll, zu miniaturisieren.
6) Beide Hauptkörper 202 und 203 der Riemenscheibe werden durch die Funktion der Plattenfeder 211 um gleiche Versatzbeträge in entgegengesetzte Richtungen versetzt. Folglich kann die Position der Laufmitte des Riemens 102 immer konstant ge halten werden. Die Drehzahlveränderung eliminiert die Gefahr, daß eine unnötige Kraft auf den Riemen 102 aufgebracht wird und der Riemen 102 aus der Riemenscheibe abspringt.
7) Da beide Hauptkörper 202, 203 der Riemenscheibe direkt durch die Plattenfeder 211 angedrückt werden können, können beide Hauptkörper 202 und 203 der Riemenscheibe gleichmäßig betrieben werden, wodurch gleichmäßige Veränderungen der Drehzahl möglich sind. Der radial innere Abschnitt 214 und der radial äußere Abschnitt 215 der Plattenfeder 211 erzeugen gleiche Versatzbeträge in entgegengesetzte Richtungen, wodurch es möglich gemacht wird, die Laufmitte des Riemens 102 konstant zu halten, indem die Hauptkörper 202 und 203 in axialer Richtung symmetrisch bewegt werden. Ferner führt die Plattenfeder 211 die Funktion des Verbindens der beiden Hauptkörper 202 und 203 der Riemenscheibe aus, so daß diese drehfest miteinander verbunden sind, und die Funktion, den Leistungsübertragungsring 206 hin zur konzentrischen Seite zu drücken, und zwar mittels der beiden Hauptkörper 202 und 203 der Riemenscheibe. Daher ist es möglich, die Konstruktion des Systems zu vereinfachen, verglichen mit einem Fall, bei dem die beiden Funktionen durch separate Bauelemente erzielt werden.
8) Da die Hydraulikpumpe 112 zum Zuführen von Hydraulikdruck zu dem Hydraulikzylinder 110 aus einer Motorpumpe besteht, kann die Position, in der die Spannriemenscheibe 104 arbeitet, verändert werden durch An- und Ausschalten des Motors, wodurch es ermöglicht wird, Energie einzusparen. Ferner ist es in einem Fall, bei dem das System in einem Kraftfahrzeug enthalten ist, auch möglich, eine hydraulisch arbeitende Pumpe, die in dem Kraftfahrzeug bereits ohnehin enthalten ist (z.B. eine Ölpumpe einer Servolenkvorrichtung) als die Hydraulikpumpe in dem System zu verwenden. In diesem Fall ist es möglich, das System zu verkleinern und Raumeinsparungen zu erzielen.

Zweite Ausführungsform
Die 8 bis 16 stellen eine Riemenscheibe 300 mit variablem Radius dar, die für ein Riemen-System mit kontinuierlich variabler Drehzahl gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet wird. Die Hauptunterschiede zwischen der zweiten Ausführungsform und der in 5 gezeigten Ausführungsform (d.h. der ersten Ausführungsform) werden nachstehend unter Bezugnahme auf 8 in den folgenden Absätzen a) bis d) zusammengefaßt.

a) Obgleich in der ersten Ausführungsform die Plattenfeder 211 als Druckmittel zum Ausüben eines Druckes auf beide Hauptkörper der Riemenscheibe verwendet wird, werden bei der zweiten Ausführungsform als Druckmittel Belleville-Federn 310 verwendet. Folglich wird die Beziehung zwischen einer resultierenden Kraft, die von einem elastischen Element 134 und einem Hydraulikzylinder 110 in einer Spanneinrichtung 104 erzeugt wird, um einen Leistungsübertragungsring 309 mittels eines Riemens 102 in eine exzentrische Lage zu versetzen, und einer Druckkraft, die von den Belleville-Federn 310 erzeugt wird, die als die Druckelemente in der Riemenscheibe 300 mit variablem Radius dienen, um den Leistungsübertragungsring 309 in Richtung zur konzentrischen Seite hin zu drücken, aktiv von dem Hydraulikzylinder 110 verändert, wodurch eine Drehzahlveränderung erzielt wird.
b) Obgleich in der ersten Ausführungsform das Drehmoment übertragen wird durch die Plattenfeder 211, die als Druckmittel dient, wird bei der zweiten Ausführungsform über die Vielzahl von Belleville-Federn 310, die als Druckmittel dienen, kein Drehmoment übertragen.
c) Bei der zweiten Ausführungsform sind drehmomentübertragende Nockenmechanismen T vorgesehen, um beide Hauptkörper der Riemenscheibe um gleich große Versatzbeträge in entgegengesetzte Richtungen entlang der Achse einer sich drehenden Welle zu versetzen. Die drehmomentübertragenden Nockenmechanismen T bestehen aus einem Paar von Wandlermechanismen zum Wandeln einer Drehbewegung um einen Winkelbetrag gegenüber einer rotierenden Welle 301 in einen Axialversatz, wobei dieser jeweils erzeugt wird durch einen ersten und einen zweiten Hauptkörper 305 und 306 der Riemenscheibe, die miteinander so verbunden sind, daß ein Drehmoment auf die sich drehende Welle 301 übertragen werden kann.
d) Bei der zweiten Ausführungsform ist ein elastisches Element 341 zum Absorbieren von Drehmomentvariationen in der Riemenscheibe 300 mit variablem Radius zwischen der sich drehenden Welle 301 und einem Zwischenelement 302 angeordnet, das die sich drehende Welle 301 umgibt.

Dieser Sachverhalt wird nachstehend im Detail beschrieben. Die Riemenscheibe 300 mit variablem Radius umfaßt, wie man in 8 erkennen kann, das zylindrische Zwischenelement 302, das derart angeschlossen ist, daß es ein Drehmoment über das ringförmige elastische Element 341 übertragen kann, das hergestellt ist durch Zusammenbacken von Gummi oder dergleichen um die zy lindrische, sich drehende Welle 301 herum, die mit der Achse einer sich drehenden Welle einer Hilfsmaschine drehfest verbunden ist. Der erste und der zweite Hauptkörper 305 und 306 der Riemenscheibe sind jeweils verbunden mit dem Zwischenelement 302 über ein Paar von Verbindungselementen 303 und 304, so daß sie synchron drehbar sind.
Der Leistungsübertragungsring 309, der gegenüber einer Achse 308 der sich drehenden Welle 301 exzentrisch liegen kann und eine Übertragungsfläche 313 zu dem Riemen 302 an seiner äußeren Umfangsfläche ausgebildet hat, ist in eine V-Vertiefung 307 eingelegt, die zwischen den zwei Hauptkörpern 305 und 306 der Riemenscheibe definiert ist. Ferner umfaßt die Riemenscheibe 300 mit variablem Radius eine Vielzahl von Paaren von ringförmigen Belleville-Federn 310 als Druckmittel, um die Hauptkörper 305 und 306 der Riemenscheibe jeweils in Richtungen näher zueinander hin zu drücken. Die Belleville-Federn 310 drücken die Hauptkörper 305 und 306 der Riemenscheibe jeweils über die Verbindungselemente 303 und 304 an. Die oben erwähnte V-Vertiefung ist zwischen Leistungsübertragungsflächen 315 und 316 gebildet, die aus gegenüberliegenden Flächen der beiden Hauptkörper 305 und 306 der Riemenscheibe bestehen. Gegenüberliegende Seitenflächen 317 und 318 des Leistungsübertragungsrings 309 übertragen Leistung jeweils in Kontakt mit den Leistungsübertragungsflächen 315 und 316.
In den 8 und 10 ist gezeigt, daß der Hauptkörper 305 der Riemenscheibe einen ringförmigen Hauptkörperabschnitt 321 aufweist, der die Leistungsübertragungsfläche 315 besitzt, die aus einer kegelförmigen bzw. konisch zulaufenden Fläche zum Definieren der V-Vertiefung 307 besteht. Vom Innenumfang des Hauptkörperabschnittes 321 erstreckt sich eine Vielzahl von kreisbogenförmigen Paßvorsprüngen 322, die sich in axialer Richtung erstrecken (auf den anderen Hauptkörper 306 der Riemenscheibe zu) und in Umfangsrichtung gleichmäßig voneinander beabstandet sind. Gleichermaßen sind kreisbogenförmige Paßvertiefungen 323 in umfänglicher Richtung in Entsprechung zu benachbarten Paßvorsprüngen 222 an der inneren Umfangsfläche des Hauptkörperabschnittes 321 ausgebildet. Ferner ist an einer Fläche des Hauptkörperabschnittes 321, die der Leistungsübertragungsfläche 315 gegenüberliegt, ein zylindrischer Abschnitt 324 ausgebildet. Die beiden Hauptkörper 305 und 306 der Riemenscheibe sind wechselseitig symmetrisch. Der Hauptkörper 306 der Riemenscheibe hat, ähnlich wie der Hauptkörper 305 der Riemenscheibe, einen Hauptkörperabschnitt 321, Paßvorsprünge 322 und einen zylindrischen Abschnitt 324.
Wie es in den 8, 9, 10 und 11 gezeigt ist, ist an dem Innenumfang des zylindrischen Abschnitts 324 eine Vielzahl von Führungselementen 325 vorgesehen, zum Bilden einer Führung beim axialen Versatz der beiden Hauptkörper 305 und 306 der Riemenscheibe. Die Führungselemente 325 bestehen aus kreisbogenförmigen Elementen, die jeweils die Außenumfänge der Paßvorsprünge 322 des jeweiligen Hauptkörpers 305, 306 der Riemenscheibe bedecken, und sind jeweils an Ort und Stelle gehalten, indem sie eingepaßt sind in eine Vielzahl von kreisbogenförmigen Haltevertiefungen 326, die an einer inneren Umfangsfläche des zylindrischen Abschnittes 324 in Umfangsrichtung gleichmäßig beabstandet voneinander ausgebildet sind. Wie es in 12 gezeigt ist, umfaßt das Führungselement 325 einen Führungshauptkörper 327, der aus einer kreisbogenförmigen Platte besteht, die einen kleinen Reibungskoeffizienten besitzt, und aus einem Dichtelement 328, das beispielsweise aus Gummi hergestellt sein kann, das eine Kante des Führungshauptkörpers 327 umgibt.
Es wird ferner in Betracht gezogen, daß als Führungselement zum Bilden einer Führung für einen relativen axialen Versatz zwischen den zwei Hauptkörpern 305 und 306 der Riemenscheibe ein Gleitlager wie ein zylindrisches Lager bzw. eine zylindrische Lagerbuchse vorgesehen wird. In einem solchen Fall kann es jedoch vorkommen, daß Schmieröl oder -fett, mit dem das Lager gefüllt ist, austreten bzw. auslecken kann. Zusätzlich ist das Lager in einem Abschnitt vorgesehen, in dem es kein Gegenelement gibt, das in Gleitbewegung zu versetzen ist, so daß der Raum nutzlos verbraucht ist und die Intensität bzw. der Wirkungsgrad nicht hinreichend ist. Bei der vorliegenden Ausführungsform sind daher die kreisbogenförmigen Führungselemente 325 vorgesehen, die jeweils die Paßvorsprünge 322 umgeben, wie es in 13 gezeigt ist. Das heißt, die Abdichtelemente 328 stoßen jeweils an Kanten der Paßvorsprünge 322 an, so daß ein Schmieröl oder -fett, mit dem das Lager gefüllt ist, nicht nach außen lecken kann, wenn es durch Kanten der Paßvorsprünge 322 übertragen wird, wie es durch einen Pfeil 329 in 13 gezeigt ist. Daher kann man verhindern, daß Schmieröl oder dergleichen ungewollt austritt.
Wie es in 14 gezeigt ist, sind bei den Hauptkörpern 305 und 306 der Riemenscheibe die Paßvorsprünge 322 jeweils in die hierzu passenden Paßvertiefungen 323 eingeführt. Folglich sind die Hauptkörper 305 und 306 der Riemenscheibe miteinander keilwellenartig verbunden, so daß sie drehfest miteinander verbunden sind, wohingegen sie sich in axialer Richtung relativ zueinander bewegen können. Die Paßvorsprünge 322 der Hauptkörper 305 und 306 der Riemenscheibe bilden jeweils Abschnitte, die den jeweiligen anderen Hauptkörper 306 und 305 der Riemenscheibe durchdringen.
In 8 ist zu sehen, daß der linke Hauptkörper 306 der Riemenscheibe drehfest gekoppelt ist mit dem rechten Verbindungselement 303, und zwar durch ein Keilwellenprofil. Ferner ist der rechte Hauptkörper 305 der Riemenscheibe drehfest gekoppelt mit dem linken Verbindungselement 304, und zwar durch ein Keilwellenprofil. Wie man in 14 erkennt, besitzt jedes der Verbindungselemente 303 und 304 eine Vielzahl von Paßvorsprüngen 331, die an einem Ende eines zylindrischen Abschnittes 330 der Verbindungselemente umfänglich gleichmäßig beabstandet ausgebildet sind. Die Paßvorsprünge 331 greifen jeweils zwischen die Paßvorsprünge 322 des entsprechenden Hauptkörpers 305 oder 306 der Riemenscheibe, um die Keilwellenkopplung zu erzielen. Die Verbindungselemente 303 und 304 werden jeweils durch einen Anschlag 333 daran gehindert, in axialer Richtung herauszufallen. Der Anschlag besteht aus einem Sprengring, der an inneren Umfangsflächen der Paßvorsprünge 322 des jeweiligen Hauptkörpers 305 oder 306 der Riemenscheibe festgelegt ist. Der Anschlag 333 ist in eine Vertiefung eingepaßt, die an der inneren Umfangsfläche der Paßvorsprünge 322 des jeweiligen Hauptkörpers 305 oder 306 der Riemenscheibe gebildet ist.
Andererseits sind, wie man in 15 erkennt, die Belleville-Federn 310 in einem Aufnahmeraum 334 aufgenommen, der durch die beiden Verbindungselemente 303 und 304 zwischen einer inneren Umfangsfläche von jedem der Hauptkörper 305 und 306 der Riemenscheibe und einer äußeren Umfangsfläche des Zwischenele mentes 302 definiert ist. Die ringförmigen Belleville-Federn sind so angeordnet, daß sie konzentrisch zu der sich drehenden Welle 301 ausgerichtet sind. Der äußere Umfang des Aufnahmeraums 334 ist durch Zylinder 335 und 336 mit dünnen Wänden definiert, die als ein Paar von Abdichtelementen dienen, die an einer äußeren Umfangsfläche von jedem der Verbindungselemente 303 und 304 angepaßt und festgelegt sind. Die Zylinder 335 und 336 mit dünnen Wänden sind jeweils so aneinander angepaßt, daß sie sich überlappen, so daß sie gegeneinander gleitbar sind. Der Betrag des Überlappens ist variabel und hängt davon ab, wie sich die Verbindungselemente 303 und 304 axial zueinander bewegen. Die Zylinder 335 und 336 haben dünne Wände und sind aus einer dünnen Platte hergestellt, die beispielsweise aus einem rostfreien Material hergestellt ist.
Der Aufnahmeraum 334 ist mit den Zylindern 335 und 336 mit den dünnen Wänden abgedeckt. Daher ist es möglich, verläßlich zu verhindern, daß Schmieröl oder dergleichen, mit dem der Aufnahmeraum 334 gefüllt ist, ungewollt nach außen austritt. Zusätzlich ist es möglich, verläßlicher zu verhindern, daß Schmieröl oder dergleichen durch die Funktion des oben genannten Abdichtelementes 328 ungewollt austritt bzw. leckt.
Die Belleville-Federn 310 sind so angeordnet, daß sie über die Verbindungselemente 303 und 304 die beiden Hauptkörper 305 und 306 der Riemenscheibe in Richtungen aufeinander zu drücken. Das heißt, jedes der Verbindungselemente 303 und 304 ist jeweils gegen den entsprechenden Anschlag 333 gedrückt, und zwar durch die Druckkräfte, die von den Belleville-Federn 310 erzeugt werden. Daher bewegen sich die Verbindungselemente 303 und 304 in axialer Richtung jeweils einstückig mit dem jeweils entsprechenden Hauptkörper 306 oder 305 der Riemenscheibe, während die Belleville-Federn 310 zusammengedrückt oder expandiert werden. Daher sind der Betrag der Veränderung der Breite der V-Vertiefung 307 zwischen den beiden Hauptkörpern 305 und 306 der Riemenscheibe und sämtliche Hubbeträge der Vielzahl von Belleville Federn 310 gleich groß. Wie in es in 8 gezeigt ist, ist jedes Verbindungselement 303 und 304 so gelagert, daß es um die äußere Umfangsfläche des Zwischenelementes 302 drehbar ist, und zwar über ein Gleitlager 340 wie eine Metallhülse. Ferner sind die Verbindungselemente 303 und 304 jeweils mittels einer Nocke mit dem Zwischenelement 302 gekoppelt. Wie es in 16 zu erkennen ist, ist eine Vielzahl von Paßvorsprüngen 332 in Umfangsrichtung gleichmäßig beabstandet an der inneren Umfangsfläche von jedem der Verbindungselemente 303 und 304 ausgebildet und die Paßvorsprünge 332 passen jeweils in eine Vielzahl von Paßvertiefungen 337, die jeweils, in Umfangsrichtung gleichmäßig beabstandet voneinander, an beiden axialen Enden des zylindrischen Zwischenelementes 302 ausgebildet sind.
Die Paßvorsprünge 332 und die Paßvertiefungen 337 kommen miteinander in Kontakt durch geneigte Nockenflächen 338 und 339, die aneinander angreifen. Die Neigungsrichtungen der Nockenflächen 338 sind in den Verbindungselementen 303 und 304 zum Zwecke des Erzielens von entgegengesetzten Drehrichtungen eingestellt (ähnlich sind die Richtungen der Nockenflächen 339 in den Paßvertiefungen 337 an beiden Enden des Zwischenelementes 302 in entgegengesetzte Richtungen eingestellt). Wenn die Verbindungselemente 303 und 304 in Phase gegenüber dem Zwischenelement 302 versetzt werden, werden folglich die Verbindungselemente 303 und 304 beide axial um einen gleichen Betrag in entgegengesetzte Richtungen versetzt. Im Ergebnis bewegen sich die Hauptkörper 305 und 306 der Riemenscheibe näher aufeinander zu, oder bewegen sich voneinander weg, jeweils um eine gleiche Entfernung.
Die Paßvorsprünge 322 und die Paßvertiefungen 323 bilden erste Verbindungsmittel zum Verbinden des Paares von Hauptkörpern 306 und 305 der Riemenscheibe, so daß sie drehfest miteinander verbunden sind, jedoch axial zueinander beweglich bleiben. Die Paare von Nockenflächen 338 und 339, die die Verbindungselemente 303 und 304 jeweils mit dem Zwischenelement 302 verbinden, bilden den drehmomentübertragenden Nockenmechanismus T. Die Verbindungselemente 303 und 304 und der entsprechende, drehmomentübertragende Nockenmechanismus T bilden zweite Verbindungsmittel zum Verbinden des jeweiligen Hauptkörpers 306 oder 305 der Riemenscheibe mit der sich drehenden Welle 301, so daß diese Leistung übertragen kann.
Zur Zeit des Übertragens von Drehmoment, wenn beide Hauptkörper 305 und 306 drehfest miteinander rotieren, um einen winkelmäßigen Versatz gegenüber der sich drehenden Welle 301 zu erzeugen, wird der winkelmäßige Versatz in einen solchen axialen Versatz gewandelt, daß beide Hauptkörper 305 und 306 der Riemenscheibe sich näher aneinander oder weiter voneinander weg bewegen, und zwar jeweils um eine gleiche Entfernung mittels des drehmomentübertragenden Nockenmechanismus T. Demzufolge bleibt die Mitte des Riemens 102 in Breitenrichtung immer konstant.
Wenn die Riemenscheibe 300 mit variablem Radius beispielsweise auf eine angetriebene Riemenscheibe angewendet wird, wird aus einem Lastdrehmoment eine Kraft, um die Hauptkörper 305 und 306 in Phase in Drehrichtung gegenüber der rotierenden Welle 301 zu versetzen. Die Kraft zum Versetzen der Hauptkörper 305 und 306 der Riemenscheibe in Phase wird durch den drehmomentübertragenden Nockenmechanismus T in eine Kraft umgewandelt, um die beiden Hauptkörper 305 und 306 näher aufeinander zu zu bewegen. Die Kraft wird weiterhin umgewandelt in eine Kraft zum Versetzen eines zu haltenden Abschnittes des Leistungsübertragungsringes 309, und zwar in dem in 16 gezeigten Zustand beispielsweise nach außen entlang des Radius der Riemenscheibe 300 mit variablem Radius über die Übertragungsflächen 315 und 316, die aus kegelförmigen Flächen bestehen, und folglich in eine Kraft zum Vergrößern des wirksamen Radius D des Riemens 102.
Wenn das Drehmoment etwas variiert, versucht der Leistungsübertragungsring 309, der einem gedehnten Teil des Riemens 102 entspricht, nach innen entlang des Radius der Riemenscheibe 300 eingeführt zu werden, wenn sich ein Raum zwischen den beiden Hauptkörpern 305 und 306 der Riemenscheibe bei der Variation aufweitet. Dieser Versuch kann jedoch verhindert werden durch Druckkräfte, die von den Belleville-Federn 310 erzeugt werden und eine Kraft bilden zum Versetzen des Leistungsübertragungsringes 309 nach außen in radialer Richtung. Selbst wenn eine solche Kraft zur Verringerung des wirksamen Radius durch eine Variation in dem Lastdrehmoment ausgeübt wird, kann eine Kraft gegen diese Kraft erzeugt werden durch den drehmomentübertragenden Nockenmechanismus T, wodurch es möglich wird, Veränderungen des wirksamen Radius D der Riemenscheibe 300 zu verhindern, die durch eine Veränderung des Lastdrehmomentes hervorgerufen würden.
Als drehmomentübertragender Nockenmechanismus kann ein Schraubenmechanismus bzw. ein Spindelmechanismus verwendet werden. Als Druckmittel können anstelle der Belleville-Federn 310 auch schraubenförmige Druckfedern verwendet werden, die konzentrisch zu der sich drehenden Welle 301 angeordnet werden.
Bei der zweiten Ausführungsform werden dieselben Vorteile wie die Vorteile 1) bis 5) und 8) erhalten, die in Bezug auf die erste Ausführungsform erläutert worden sind. Zusätzlich existieren die folgenden Vorteile:

9) Beide Hauptkörper 305 und 306 der Riemenscheibe werden um einen gleichen Versatzbetrag in entgegengesetzte Richtungen durch die Funktion des drehmomentübertragenden Nockenmechanismus T versetzt, so daß die Mitte der Laufbahn des Riemens 102 immer konstant gehalten werden kann. Daher besteht keine Möglichkeit, daß eine unnötige Kraft durch Drehzahlvariationen auf den Riemen 102 ausgeübt wird und der Riemen 102 aus der Riemenscheibe herausspringt.
10) Das Lastdrehmoment auf die Riemenscheibe 300 mit variablem Radius kann umgewandelt werden in eine Kraft, um die beiden Hauptkörper 305 und 306 der Riemenscheibe näher aufeinander zu zu bewegen, und zwar durch den drehmomentübertragenden Nockenmechanismus T, der als Mechanismus zur Veränderung eines Übersetzungsverhältnisses dient. Folglich kann eine geeignete Kraft zum aneinander Annähern der Hauptkörper 305 und 306 der Riemenscheibe erhalten werden in Abhängigkeit von dem Lastdrehmoment. Im Ergebnis können die Druckkräfte reduziert werden, die von den Belleville-Federn 310 erzeugt werden, die als die Druckmittel dienen, wodurch es möglich ist, Reibungsverluste zu verringern.
11) Es ist möglich, eine Variation des zwischen der sich drehenden Welle 301 und dem Riemen 102 übertragenen Drehmomentes zu verhindern, und zwar durch das elastische Element 341, das in dem Drehmomentübertragungspfad montiert ist, wodurch es möglich wird, Vibrationen und Geräusche einer abtriebsseitigen Ausrüstung zu verringern und deren Haltbarkeit zu verbessern.

Wenn die Riemenscheibe 300 mit variablem Radius der zweiten Ausführungsform als Antriebsriemenscheibe verwendet wird, ist es möglich, unter Verwendung des elastischen Elementes 341 als Federelement und durch Verwendung von Elementen als Gewichtselemente, die elastisch in Drehrichtung durch das elastische Element 341 gelagert sind (d.h. das Zwischenelement 302, die beiden Verbindungselemente 303 und 304 und die beiden Hauptkörper 305 und 306 der Riemenscheibe), eine dynamische Dämpfungseinrichtung zu konstruieren. Folglich ist es möglich, auf wirksame Weise Torsionsvibrationen eines Antriebssystems zum Antreiben der sich drehenden Welle 301 zu verhindern.
Bei der zweiten Ausführungsform kann ein elastisches Element zum Verhindern der Drehmomentvibrationen oder zum Verhindern der Torsionsvibrationen in jeder beliebigen Position des Drehmomentübertragungspfades angeordnet sein, vorausgesetzt, daß es Drehmoment überträgt. Ferner kann die dynamische Dämpfungseinrichtung auch dazu angepaßt sein, eine Oszillationsfrequenz zu dämpfen, indem ein Dummy-Gewicht als Gewichtselement montiert wird, das von der dynamischen Dämpfungseinrichtung in dem Bereich verwendet wird, wobei die dynamische Dämpfungseinrichtung nicht größer ausgebildet wird.
Dritte Ausführungsform
Die 17, 18A und 18B zeigen eine Spanneinrichtung 10, die für ein Riemen-System mit kontinuierlich variabler Drehzahl gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet wird. 18A und 18B entsprechen einem Schnitt entlang der Linie V-V, die in 17 gezeigt ist. 18A und 18B zeigen aus Gründen einer einfacheren Darstellung einen Riemen 102, der etwas anders geschlungen ist als in 1. In der Realität kann dies bei dem Gegenstand der 18A und 18B jedoch genauso sein wie bei der 1.
Wie es der Zeichnung zu entnehmen ist, besteht der Unterschied der Konstruktion der dritten Ausführungsform und der der in 1 gezeigten Ausführungsform (d.h. der ersten Ausführungsform) darin, daß die Spanneinrichtung 10 eine Hydraulikpumpe 22 aufweist, die als Hydraulikquelle dient, die mit einer Spannriemenscheibe 20 über eine Kupplung 85 verbunden ist, und einen Drehkolbenmotor ("vane motor") 21 aufweist, der als Hydraulikaktuator dient zum Verändern der Position, in der die Spannriemenscheibe 20 arbeitet, und zwar auf den Empfang von Arbeitsöl von der Hydraulikpumpe 22 hin.
Der Betrieb der Spannriemenscheibe 20 wird von einer Steuereinrichtung 12 gesteuert. Ein Ausgangssignal von einem ersten Drehzahlsensor 115 betreffend die Drehzahl einer Riemenscheibe 300 mit variablem Radius (die in den 18A und 18B nicht gezeigt ist) und ein Ausgangssignal von einem zweiten Drehzahl sensor 116 betreffend die Drehzahl einer Mitläuferriemenscheibe 106 (die in den 18A und 18B nicht gezeigt ist) werden, wie bei der ersten Ausführungsform, der Steuereinrichtung 12 eingegeben.
Die Kupplung 85 besteht beispielsweise aus einer elektromagnetischen Kupplung und wird zwischen einem Zustand, in dem sowohl die Spannriemenscheibe 20 als auch die Hydraulikpumpe 22 angetrieben und angeschlossen sind, und einem Zustand geschaltet, in dem die Antriebsverbindung abgeschnitten ist durch Empfang eines Signals von der Steuereinrichtung 12.
Wenn die Steuerung von der Steuereinrichtung 12 ausgeführt wird, erfolgt dies so, daß die Umdrehungszahl einer Hilfsmaschine relativ gesehen größer ist als die Umdrehungszahl eines Motors, und zwar dann, wenn die Umdrehungszahl des Motors niedriger ist als ein vorbestimmter Schwellenwert. Die Umdrehungszahl der Hilfsmaschine ist relativ gesehen niedriger als die Umdrehungszahl des Motors in einem Zustand, bei dem die Umdrehungszahl des Motors nicht kleiner ist als der vorbestimmte Schwellenwert. Ferner erfaßt die Steuereinrichtung 12 die Laufgeschwindigkeit des Riemens 102 durch die Eingabe des Ausgangssignals von dem zweiten Drehzahlsensor 116 und stellt den Betrag des Versatzes der Spannriemenscheibe 20 durch den Drehkolbenmotor 21 so ein, daß das Verhältnis der Laufgeschwindigkeit zu der Umdrehungszahl des Motors ein vorbestimmtes Verhältnis ist.
17 zeigt eine schematische Schnittansicht der Spanneinrichtung 10, wobei die Spanneinrichtung 10 ein feststehendes Element 23 aufweist, das an dem Gehäuse oder dergleichen einer Antriebsquelle eines Fahrzeugs festgelegt ist, und ein Schwenkelement 24 aufweist, dessen Basisende 25 an dem feststehenden Element 23 gelagert ist, so, daß es um eine Drehachse 109 schwenkbar ist. Die Spannriemenscheibe 20 ist so gelagert, daß sie an einem Ende 26 des Schwenkelementes 24 über eine sich drehende Welle 91 und ein Wälzlager 92 drehbar gelagert ist. Die Spannriemenscheibe 20 greift an dem Riemen 102 an.
Ein Druckelement 28 besteht aus einer schraubenförmigen Torsionsfeder, die so angeordnet ist, daß sie zur Schwenkachse 109 konzentrisch angeordnet ist und an dem feststehenden Element 23 und dem Schwenkelement 24 angreift. Das Druckelement 28 dreht und drückt das Schwenkelement 24 in jene Richtung, in der die Spannriemenscheibe 20 den Riemen 102 elastisch drückt (in den 18A und 18B in Uhrzeigerrichtung). Das Bezugszeichen 60 zeigt einen Anschlagstift zum Regulieren des Schwenkwinkels des Schwenkelementes 24 innerhalb einer vorbestimmten Bereiches.
Das feststehende Element 23 umfaßt ein unteres Element 30 mit einer Nabe 29 und ein doppeltes zylindrisches oberes Element 32, das an dem unteren Element 30 festgelegt ist durch eine Schraube 31. Das obere Element 32 umfaßt einen inneren Zylinder 33, der sich in der Zeichnung nach unten öffnet, und einen äußeren Zylinder 34, der sich in der Zeichnung nach oben öffnet. Das Druckelement 28 besteht aus der oben erwähnten Schraubentorsionsfeder und ist in dem äußeren Zylinder 34 enthalten. Andererseits ist an dem Basisende 25 des Schwenkelementes 24 ein zylindrischer Abschnitt 71 gebildet, der konzentrisch liegt zur Drehachse K. Der zylindrische Abschnitt 71 enthält einen Teil des Druckelementes 28.
Der innere Zylinder 33 umfaßt einen zylindrischen Abschnitt 35 und eine ringförmige erste flächige Endplatte 36, die einstückig mit einem oberen Ende des zylindrischen Abschnittes 35 ausgebildet ist. Eine zweite flächige Endplatte 37 ist benachbart zu einer inneren Fläche der ersten flächigen Endplatte 36 angeordnet. Die zweite flächige Endplatte 37, der innere Zylinder 33, das untere Element 30 und das obere Element 32 in dem feststehenden Element 23 bilden ein Gehäuse 72 des Drehkolbenmotors 21.
Andererseits ist eine Hülse 39 an dem Basisende 25 des Schwenkelementes 24 festgelegt, und zwar so, daß sie drehfest ist mittels einer Schraube 38 festgelegt ist, so daß sie in der Nabe 29 des unteren Elementes 30 in dem feststehenden Element 23 schwenkbar ist. Ein Paar von zylindrischen Gleitelementen 51 ist in axialer Richtung zwischen einer inneren Umfangsfläche der Hülse 39 und einer äußeren Umfangsfläche der Nabe 29 angeordnet. Gepaarte O-Ringe 52 zum Abdichten eines Abschnittes zwischen der inneren Umfangsfläche der Hülse 39 und der äußeren Umfangsfläche der Nabe 29 sind entfernt voneinander in axialer Richtung unterhalb der Gleitelemente 29 angeordnet. Die Hülse 29 bildet einen Rotor des Drehkolbenmotors 21 und eine Vielzahl von Flügeln 40, die aus rechteckigen Platten bestehen, die sich in radialer Richtung erstrecken, ist einstückig ausgebildet an und in Umfangsrichtung gleichmäßig beabstandet angeordnet um eine äußere Umfangsfläche der Hülse 39, die den Rotor bildet (siehe 18A und 18B).
In den 18A und 18B ist gezeigt, daß ein Gehäuse 72 unterteilt ist in eine Vielzahl vom Kammern mittels Teilungselementen 41, die im Querschnitt fächerförmig sind und in Um fangsrichtung gleichmäßig voneinander beabstandet angeordnet sind. Eine feststehende Welle 42 (siehe 17), die die Teilungselemente 41 durchdringt, legt die zweite flächige Endplatte 36 und das Teilungselement 41 an dem unteren Element 30 in dem feststehenden Element 23 fest. Ein Flügel 40 ist in jeder der Vielzahl von Kammern enthalten und jede der Kammern ist in ein Paar von Ölkammern 54 und 55 unterteilt, und zwar mittels des Flügels 40.
Jede der Ölkammern 54 und 55 ist verbunden mit der Hydraulikpumpe 22, und zwar über einen abführseitigen Ölpfad 80 und einen rückflußseitigen Ölpfad 81. Ein Rückschlagventil 82 läßt lediglich einen Strom von Arbeitsöl zu dem Drehkolbenmotor 21 hin zu und ist in dem abführseitigen Ölpfad 80 angeordnet. Ein Abschnitt des abführseitigen Ölpfades 80, und zwar auf der Seite des Drehkolbenmotors 21 in Bezug auf das Rückschlagventil 82, ist mit dem rückflußseitigen Ölpfad 81 über einen Verbindungspfad 83 mit einer Drossel 84 verbunden.
Wenn die Position, in der die Spannriemenscheibe 20 arbeitet, verändert wird, wird Arbeitsöl der hochdruckseitigen Ölkammer 54 über den abführseitigen Ölpfad 80 aus der Hydraulikpumpe 22 zugeführt und das Arbeitsöl wird aus der niederdruckseitigen Ölkammer 55 an die Hydraulikpumpe 22 über den rückflußseitigen Ölpfad 81 abgeführt, wie es in 18B gezeigt ist. Daher dreht sich jeder der Flügel 40 gemeinsam mit der Hülse 39, die als Rotor dient. Folglich wird eine Antriebskraft zum Verschwenken und Versetzen des Schwenkelementes 24 und der Spannriemenscheibe 20 in jene Richtung, in die die Spannung des Riemens erhöht wird, aufgebracht (in den 18A und 18B in Uhrzeigerrichtung).
Wie es in 17 gezeigt ist, ist die Schraube 38 in die Nabe 29 des unteren Elementes 30 in dem feststehenden Element 23 über einen geflanschten Kragen 45 eingeführt. Demzufolge ist der geflanschte Kragen 45 so festgelegt, daß er in einem Zustand nicht verdrehbar ist, in dem er zwischen dem Kopf der Schraube 38 und einer oberen Endfläche der Nabe 29 eingefügt ist, so daß er eine Stützwelle bildet zum Lagern des Schwenkelementes 24. Die Bezugsziffern 46 und 49 zeigen Gleitelemente. Bezugszeichen 48 zeigt einen Stift zum Verbinden der Hülse 39 und des Schwenkelementes 24, so daß sie drehfest miteinander verbunden sind.
Zwischen inneren Umfangsflächen der ersten und der zweiten flächigen Endplatte 36 und 37 und einer äußeren Umfangsfläche der Hülse 39 sind jeweilige O-Ringe 61 und 62 angeordnet. Demzufolge sind jeweilige Abschnitte zwischen der Hülse 39, die als ein Rotor dient, und den flächigen Endplatten 36 und 37 des Gehäuses 72 abgedichtet. Andererseits sind zueinander passende Flächen des unteren Elementes 30 und des oberen Elementes 32 in dem feststehenden Element 23 abgedichtet durch ein Dichtelement 70.
Eine Scheibennabe 86 ist an einem Ende des Schwenkelementes 24 vorgesehen und ein doppelzylindrisches Joch 87 ist in die Nabe 86 eingepaßt und daran festgelegt. Eine Feldspule 90 ist zwischen einem inneren Zylinder 88 und einem äußeren Zylinder 89 des Jochs 87 festgelegt. Der innere Zylinder 88 des Jochs lagert die sich drehende Welle 91, die drehfest verbunden ist mit der Spannriemenscheibe 20, so daß sie über das Wälzlager 92 drehbar gelagert ist.
Eine eingangsseitige Reibplatte 93, bestehend aus einer sich drehenden Scheibe, ist einstückig in einem Zwischenabschnitt der sich drehenden Welle 91 angeformt. Eine ausgangsseitige Reibplatte 94, bestehend aus einer sich drehenden Scheibe, liegt der eingangsseitigen Reibplatte 93 gegenüber, wobei zwischen den Elementen ein vorbestimmtes Spiel vorhanden ist. Die ausgangsseitige Reibplatte 94 weist eine Nabe 95 in ihrer Mitte auf. Die Nabe 95 ist über ein Lager 96 in einem Lagerloch des Schwenkelementes 24 drehbar und axial beweglich gelagert. Ein Ende der sich drehenden Welle 91 ist in den Innenumfang der Nabe 95 eingeführt und ist dort über ein Lager 97 drehbar und relativ in axialer Richtung beweglich gelagert. Ein Rotor 99 der Hydraulikpumpe 22 ist so festgelegt, daß er mit einer Welle 100 drehfest verbunden ist, die in die Nabe 95 der ausgangsseitigen Reibplatte 94 vorsteht. Ein Pumpengehäuse 98, das den Rotor 99 enthält, ist fluid-dicht am Boden des Schwenkelementes 24 festgelegt. Als Hydraulikpumpe 22 kann beispielsweise eine Trochoiden-Pumpe angezeigt sein.
Die Kupplung 25 ist gebildet durch das Joch 87, die Feldspule 90 und die Reibplatten 93 und 94. Wenn die Feldspule 90 angeregt wird, indem ein Anregungsstrom hierdurch geleitet wird, wird die ausgangsseitige Reibplatte 94 in der Kupplung 85 gegen die eingangsseitige Reibplatte 93 angesaugt, und zwar durch die Funktion des durch die Anregung erzeugten Magnetfeldes. Die Kupplung 85 geht in einen verbundenen bzw. geschlossenen Zustand über, indem die Reibplatten 93 und 94 miteinander verbunden sind, wobei die Hydraulikpumpe 22 angetrieben ist und mit der Spannriemenscheibe 20 verbunden ist.
Folglich wird die Hydraulikpumpe 22 angetrieben, so daß hochdruckseitiges Arbeitsöl von der Hydraulikpumpe 22 durch den abführseitigen Ölpfad 80 mit dem darin liegenden Rückschlagventil 82 zu dem Drehkolbenmotor 21 zugeführt wird, wohingegen niederdruckseitiges Arbeitsöl von dem Drehkolbenmotor 21 an die Hydraulikpumpe 22 über den rückflußseitigen Ölpfad 81 zurückgegeben wird, wie es in 18B gezeigt ist. Demzufolge wird von dem elastischen Element 28 und der Hydraulikpumpe 22, die in der Spanneinrichtung 10 als Hydraulikaktuator dient, eine resultierende Kraft zum Bewegen des Leistungsübertragungsringes 206 in die exzentrische Richtung größer gemacht als eine Druckkraft, die von der Plattenfeder 211 erzeugt wird, die als Druckelement der Riemenscheibe 300 mit variablem Radius dient, um den Leistungsübertragungsring 206 in Richtung zur konzentrischen Seite hin zu drücken. Demzufolge wird der Drehkolbenmotor 21 verschwenkt und versetzt das Schwenkelement 24 in Uhrzeigerrichtung, wie es in 18B gezeigt ist, um die Position zu verändern, in der die Spannriemenscheibe 20 arbeitet. Hierdurch wird die Spannung des Riemens 102 verändert. Im Ergebnis ist der wirksame Radius der Riemenscheibe 300 mit variablem Radius verringert.
Wenn andererseits die Kupplung 85 ausgerückt bzw. geöffnet ist, um die Hydraulikpumpe 22 anzuhalten, wird die Zufuhr von Arbeitsöl zu dem Drehkolbenmotor 21 abgeschnitten, so daß der Drehkolbenmotor 21 angehalten wird. Zu diesem Zeitpunkt ist die Druckkkraft, die von der Plattenfeder 211 erzeugt wird, die als das Druckelement dient, um den Leistungsübertragungsring 206 in Richtung zur konzentrischen Position hin zu drücken, größer als eine Kraft, die von dem elastischen Element 28 erzeugt wird, um den Leistungsübertragungsring 206 in die exzentrische Lage zu versetzen. Daher kehrt das Schwenkelement 24 mittels des Riemens 102 in seinen Ausgangszustand zurück, wie er in 18A gezeigt ist. Demzufolge erhält der Riemen 102 wieder seine ursprüngliche Spannung, wie er sie vor der Veränderung hatte.
Wenn die Kupplung 85 geöffnet wird, so daß der Hydraulikmotor 22 und der Drehkolbenmotor 21 angehalten werden, wird das Rückschlagventil 82 geschlossen, so daß das hochdruckseitige Arbeitsöl in dem abführseitigen Ölpfad 80 verbleibt, wie es in 18A gezeigt ist. Das verbleibende, hochdruckseitige Arbeitsöl wird jedoch allmählich an die Hydraulikpumpe 22 zurückgegeben, und zwar über den Verbindungspfad 83 mit der darin enthaltenen Drossel 84 und den rückflußseitigen Ölpfad 82, wie es in 18A durch eine gestrichelte Linie gezeigt ist.
Wenn das Arbeitsöl in dem Drehkolbenmotor in Richtung zur Hydraulikpumpe 22 zurückfließt, wenn die Kupplung 85 geöffnet wird, könnte das Schwenkelement 24 bei der Rückkehr in Vibration versetzt werden. Im Ergebnis könnten Vibrationen in dem Riemen 102 erzeugt werden. Im Gegensatz hierzu wird bei der vorliegenden Ausführungsform dann, wenn die Kupplung 85 geöffnet wird, der Hydraulikdruck allmählich verringert, wie oben beschrieben, so daß es möglich ist, die Erzeugung von Vibrationen in dem Riemen 102 zu verhindern.
Bei der dritten Ausführungsform entstehen dieselben Vorteile wie die Vorteile 1) bis 5) der ersten Ausführungsform. Zusätzlich hierzu bestehen die folgenden Vorteile:

12) Die Spannung des Riemens 102 kann verändert werden, indem lediglich die Kupplung 85 geöffnet wird, so daß die Konstruktion des Systems vereinfacht werden kann, ohne daß man eine komplizierte Ölpfadstruktur und Steuerventilmechanismen verwenden müßte, die herkömmlich erforderlich sind.
13) Die enthaltene Hydraulikpumpe 22 wird angehalten, wenn sie nicht benötigt wird, so daß Energieeinsparungen erreicht werden können. Die Lebensdauer der Pumpe kann verlängert werden.
14) Darüber hinaus ist das System stabil, ohne in dem Riemen 102 unnötige Vibrationen zu erzeugen, selbst beim Öffnen der Kupplung.

Obgleich in der dritten Ausführungsform als Kupplung 85 eine elektromagnetische Kupplung verwendet wird, ist die Kupplung nicht auf diesen Typ beschränkt. Es kann beispielsweise eine Zentrifugalkupplung verwendet werden. Ferner kann auch eine Kupplung verwendet werden, die eine Betriebskraft erhält unter Verwendung eines negativen Druckes bzw. Ansaugdruckes des Motors.
Vierte Ausführungsform
Die 19A, 19B, 20, 21 und 22 stellen eine vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar.
Wie es in den 19A und 19B gezeigt ist, wird in einem System 400 ein endloser Riemen 102, der von einer Riemenscheibe 107 mit variablem Radius (mit derselben Struktur, wie jene, die in 5 gezeigt ist) angetrieben ist und die als Antriebsriemenscheibe dient, die mit einer Ausgangswelle einer Antriebsquelle eines Fahrzeugs verbunden ist, wie es in 1 gezeigt ist, der Reihe nach geschlungen um eine Spannriemenscheibe 403, eine Mitläuferriemenscheibe 402, deren Position feststeht, und eine Riemenscheibe 107 mit variablem Radius, die in einer Spanneinrichtung 401 enthalten ist. Der Riemen 102 ist ebenfalls um angetriebene Riemenscheiben geschlungen, die an sich drehenden Wellen von einer Vielzahl von Hilfsmaschinen vorgesehen sind, die nicht dargestellt sind. Beispiele von Hilfsmaschinen enthalten eine Turbolader, eine Luftpumpe, eine Lichtmaschine, einen Kompressor für die Klimaanlage, eine Hydraulikpumpe für die Servolenkung und eine Wasserpumpe.
Die Spanneinrichtung 401 zum Einstellen eines Übersetzungsverhältnisses umfaßt ein feststehendes Element 404, das an dem Gehäuse oder dergleichen der Antriebsquelle des Fahrzeugs festgelegt ist, und ein Schwenkelement 406, das als bewegliches Element dient und das um eine Drehachse 405 in Bezug auf das feststehende Element 404 schwenkbar und versetzbar ist. Die Spannriemenscheibe 403 ist an einem Ende des Schwenkelementes 406 drehbar gelagert. Ein Schrittmotor 408, der als Antriebsquelle zum Antreiben des Schwenkelementes 406 über einen Antriebsübertragungsmechanismus 407 dient, ist an dem feststehenden Element 404 gelagert. Der Antriebsübertragungsmechanismus 407 umfaßt eine Schraube bzw. Schnecke 409, die an derselben Achse wie die sich drehende Welle 418 des Schrittmotors 408 montiert ist, so daß sie drehfest hiermit verbunden ist, und ein Schraubenrad 410, das an der Schraube 409 angreift und hieran gelagert ist, so daß es um die Drehachse 405 drehbar ist.
Das Bezugszeichen 419 zeigt eine Steuereinrichtung, die ein Signal S empfängt, das sich auf die Drehzahl der Antriebsquelle des Fahrzeugs bezieht, und zwar zum Steuern des Betriebs des Schrittmotors 408 auf der Grundlage des Signals S. Genauer gesagt, wenn die Drehzahl der Antriebswelle des Fahrzeugs geringer ist als ein vorbestimmter Wert, wird das Schwenkelement 406 in Uhrzeigerrichtung geschwenkt (eine erste Richtung, in die die Spannriemenscheibe 403 dem Riemen 102 Spannung gibt), wie es in 19B gezeigt ist, wodurch der wirksame Radius der Riemenscheibe 107 mit variablem Radius verringert wird, die als Antriebsriemenscheibe dient. Hierdurch wird die Drehzahl der Hilfsmaschine relativ gesehen gesteigert. Wenn andererseits die Drehzahl der Antriebsquelle des Fahrzeugs höher liegt als der vorbestimmte Wert, wird das Schwenkelement 406 in Gegenuhrzeigerrichtung geschwenkt (eine Richtung entgegengesetzt zu der ersten Richtung), wie in 19A gezeigt ist, um den Riemen 102 zu ziehen, wodurch der effektive Radius der Riemenscheibe 107 mit variablem Radius relativ gesehen vergrößert wird.
Wie es in 20 gezeigt ist, besitzt das Schraubenrad 410 eine Vielzahl von Verbindungslöchern 411, die das Schraubenrad 410 durchdringen, und zentriert um die Rotationsachse 405 in Umfangsrichtung gleichmäßig voneinander beabstandet sind. Andererseits besitzt ein Drehelement 433, das nachstehend beschrieben werden wird und das mit dem Schwenkelement 406 drehfest verbunden ist, eine Vielzahl von zylindrischen Verbindungsvorsprüngen 412, die einstückig hiermit ausgebildet sind und, zentriert um die Drehachse 405, in Umfangsrichtung gleichmäßig voneinander beabstandet sind. Die Vielzahl von zylindrischen Verbindungsvorsprüngen 412 sind lose in die Vielzahl von Verbindungslöchern 411 eingepaßt. Demzufolge werden das Dreh element 433, das drehfest mit dem Schwenkelement 406 dreht, und das Schraubenrad 410 angetrieben und miteinander verbunden mittels eines vorbestimmten Spielbereiches 413, der in Drehrichtung zwischen diesen Elementen vorgesehen ist. D.h., das Schraubenrad 410 und das Schwenkelement 406 sind miteinander angetrieben und verbunden, wobei ein Spiel 413 zwischen ihnen vorgesehen ist.
Die Spanneinrichtung 401 umfaßt ein elastisches Element 414 (siehe 21), das aus einer Schraubentorsionsfeder besteht, zum Drücken des Schwenkelementes 406 in jene Richtung, in der die Spannriemenscheibe 403 dem Riemen 102 Spannung gibt, und ein Reibelement 436 (siehe 21), das als Element zum Erzeugen einer Dämpfungskraft dient, um einer Schwenkbewegung des Schwenkelementes 406 einen Reibwiderstand entgegenzusetzen, was in den 19A, 19B und 20 nicht dargestellt ist.
Bei der vierten Ausführungsform wird die Beziehung zwischen einer Kraft, die von dem elastischen Element 414 in der Spanneinrichtung 401 und dem Schrittmotor 408 erzeugt wird, der als Aktuator dient, um einen Leistungsübertragungsring 206 mittels des Riemens 102 in eine exzentrische Lage zu versetzen, und einer Kraft, die von einer Plattenfeder 211 erzeugt wird, die als Druckelement der Riemenscheibe 107 mit variablem Radius dient, um den Leistungsübertragungsring 206 in die konzentrische Position zu drücken, aktiv geändert durch den Schrittmotor 408, wodurch eine Drehzahlveränderung erzielt wird.
In dem in 20 gezeigten Zustand, der dem Zustand der 19A entspricht, sind die Spielbereiche 413 zu beiden Seiten des Verbindungsvorsprunges 412 ausgebildet und das Schwenkelement 406 und die Spannriemenscheibe 403 sind von dem Schraubenrad 410 abgekoppelt. In dem in 22 gezeigten Zustand, der dem Zustand der 19B entspricht, ist das Schraubenrad 410 in Uhrzeigerrichtung verdreht, so daß der Verbindungsvorsprung 411 (412) des Drehelementes 433 mit seinem in Drehrichtung gesehen hinteren Ende an dem Verbindungsvorsprung 412 (Verbindungsloch 411) angreift, um das Drehelement 433, das Schwenkelement 406 und die Spannriemenscheibe 403 in Uhrzeigerrichtung zu schwenken, zwischen dem Verbindungsvorsprung 412 und dem Verbindungsloch 411 liegt also kein Spiel vor.
Wie es in 21 gezeigt ist, ist die Spannriemenscheibe 403 an einem Ende 431 des Schwenkelementes 406 über ein Wälzlager 432 drehbar gelagert. Das feststehende Element 404 umfaßt ein unteres Element 417 mit einer Nabe 416. Das elastische Element 414, das aus der Schraubentorsionsfeder besteht, ist so angeordnet, daß es zu der Drehachse 405 konzentrisch liegt und mit einem Ende an dem feststehenden Element 404 und mit dem anderen Ende an dem Schwenkelement 406 angreift, das in dem unteren Element 417 enthalten ist.
Andererseits ist es so, daß ein zylindrischer Abschnitt 423, der konzentrisch ist zu der Drehachse 405, an einem Basisende 422 des Schwenkelementes 406 angeformt ist, und daß der zylindrische Abschnitt 423 einen Teil des elastischen Elementes 414 aufnimmt. Das elastische Element 414 dreht sich und drückt das Schwenkelement 406 in die Richtung, in die die Spannriemenscheibe 403 den Riemen 102 elastisch drückt (in Uhrzeigerrichtung in 21). Bezugszeichen 424 zeigt einen Anschlagstift zum Regulieren des Schwenkwinkels des Schwenkelementes 406 in einen vorbestimmten Bereich.
Die Schraube 409 und das Schraubenrad 410, die als Antriebsübertragungsmechanismus 407 dienen, und das Drehelement 433 sind in einem Aufnahmeraum 427 aufgenommen, der definiert ist durch einen geflanschten Kragen 435 und das Basisende 422.
Dabei ist es so, daß auf der Seite des Innendurchmessers des Basisendes 422 des Schwenkelementes 406 eine Hülse 429 angeordnet ist, die an die Nabe 416 des unteren Elementes 417 in dem feststehenden Element 404 angepaßt ist, so, daß sie verschwenkbar ist. Ein Paar von zylindrischen Schwenkelementen 430 sind in axialer Richtung zwischen einer inneren Umfangsfläche der Hülse 429 und eine äußeren Umfangsfläche der Nabe 416 angeordnet.
Ein Axiallager 441, das Schraubenrad 410, ein Axiallager 442 und der geflanschte Kragen 435 sind nacheinander an das Basisende 422 montiert, und zwar in aufsteigender Reihenfolge ausgehend von der Unterseite der Zeichnung. Das Drehelement 433 ist mit dem Basisende 422 drehfest verbunden. Das ringförmige Schraubenrad 410 ist mittels der Axiallager 441 und 442 drehbar gelagert. Wie oben beschrieben, ist das Drehelement 433 in dem Verbindungsloch 411 des Schraubenrades 410 lose eingepaßt.
Eine Schraube 428 ist in die Nabe 416 des unteren Elementes 417 in dem feststehenden Element 404 eingeschraubt und durchdringt dabei den geflanschten Kragen 435. Demzufolge ist der geflanschte Kragen 435 nicht drehbar in einem Zustand festgelegt, bei dem er zwischen dem Kopf der Schraube 428 und einer oberen Endfläche der Nabe 416 angeordnet ist, um die Schwenkbewegung des Schwenkelementes 406 zu lagern.
Das Reibelement 436 ist zwischen einer unteren Fläche eines Flansches des geflanschten Kragens 435 und dem Basisende 422 des Schwenkelementes 406 angeordnet. Das Reibelement 436 funktioniert als Element zum Erzeugen einer Dämpfungskraft, um der Schwenkbewegung des Schwenkelementes 406 einen Reibwiderstand entgegenzsetzen.
Erfindungsgemäß wird die Spannriemenscheibe 403 in Uhrzeigerrichtung verschwenkt und versetzt durch den Schrittmotor 408, um den Riemen 102 anzuziehen, wodurch es möglich wird, den Leistungsübertragungsring 206 in die exzentrische Lage zu versetzen, wie es in 19B gezeigt ist, wobei die beiden Hauptkörper 202 und 203 der Riemenscheibe voneinander getrennt werden gegen eine von der Plattenfeder 211 in der Riemenscheibe 107 mit variablem Radius erzeugte Druckkraft, um den wirksamen Radius des darumherum geschlungenen Riemens 102 zu verändern. Wenn andererseits die Spanneinrichtung 402 die Spannriemenscheibe 403 in Gegenuhrzeigerrichtung verschwenkt und versetzt, um den Zug auf den Riemen 102 zu lösen, kehrt der Leistungsübertragungsring 206 in die konzentrische Position zurück, wie es in 19A gezeigt ist, und zwar durch die von der Plattenfeder 211 ausgeübte Druckkraft.
In diesem Zustand werden in der Spanneinrichtung 401 die Spielbereiche 413 zwischen den Verbindungsvorsprüngen 412 des Schwenkelementes 406 und den Verbindungslöchern 411 des Schraubenrades 410 erzeugt, und zwar in beide Richtungen des Schwenkelementes 406. In diesem Zustand ist die Spannriemenscheibe 403 in eine Position versetzt, bei der die Druckkraft, die von der Plattenfeder 211 erzeugt wird, die auf der Seite der Riemenscheibe 107 mit variablem Radius als elastisches Element dient, um die Spannriemenscheibe 403 in Gegenuhrzeigerrichtung zu drücken, und zwar über den Leistungsübertragungsring 206 und den Riemen 102, und die Kraft im Gleichgewicht sind, die von dem elastischen Element 414 erzeugt wird, das in der Spanneinrichtung 401 enthalten ist, um die Spannriemenscheibe 403 über das Schwenkelement 406 in Uhrzeigerrichtung zu drücken. D.h., das elastische Element 414 in der Spanneinrichtung 404 lagert das Schwenkelement 406 und die Spannriemenscheibe 403 auf elastische Weise, wodurch es möglich wird, dieselbe Funktion zu erzielen wie eine herkömmliche automatische Spanneinrichtung, und Vibrationen des Riemens und eine Variation in der Spannung des Riemens einzugrenzen.
Insbesondere funktionieren das elastische Element 414 und das Reibelement 436 in Kooperation miteinander als dynamische Dämpfungseinrichtung, wodurch es möglich wird, die Vibrationen des Riemens und Variationen der Spannung des Riemens wirksam einzugrenzen und wirksam einen Schlupf und die Erzeugung von Zittern oder dergleichen in dem Riemen zu verhindern.
Da als Antriebsübertragungsmechanismus 407 ein Schrauben- bzw. Schneckengetriebemechanismus zum Verschwenken der Spannriemenscheibe 403 verwendet wird, wird der Schrittmotor 408, der als Antriebsquelle dient, von einem von der Spannriemenscheibe 403 kommenden Gegeneingang nicht leicht beeinflußt. Im Ergebnis kann die Position der Spannriemenscheibe 403 verläßlicher aufrecht erhalten werden.
Da der Schrittmotor 408 die Position zur Drehung halten kann, indem er angehalten wird, ist die Positionierung einfach und es muß nicht separat ein Mechanismus zum Halten der Drehpo sition bereit gestellt werden. Daher können die Herstellungskosten niedriger sein, verglichen mit einem Fall, bei dem ein Servomotor oder dergleichen verwendet wird.
Fünfte Ausführungsform
23 und 24 stellen eine Spannvorrichtung in einem System gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar. Die fünfte Ausführungsform unterscheidet sich von der vierten Ausführungsform (die in 20 gezeigt ist) hauptsächlich durch die folgenden Punkte. Bei der in 20 gezeigten Ausführungsform besteht das variable Element aus dem Schwenkelement, das gegenüber dem feststehenden Element verschwenkt. Bei der fünften Ausführungsform ist das variable Element ein linear bewegliches Element, das sich gegenüber einem feststehenden Element linear bewegt. Obgleich bei der Ausführungsform, die in 20 gezeigt ist, der Antriebsübertragungsmechanismus zum Übertragen einer Antriebskraft, die von dem Schrittmotor 408 erzeugt wird, der als Antriebsquelle dient, auf das variable Element, aus dem Schraubengetriebemechanismus besteht, besteht dieser Mechanismus bei der vorliegenden Ausführungsform aus einem Zahnstangenmechanismus.
Genau gesagt umfaßt eine Spanneinrichtung 450 ein feststehendes Element 455 und ein linear bewegliches Element 456, das an dem feststehenden Element 455 so vorgesehen ist, daß es linear beweglich ist, und eine Spannriemenscheibe 403 ist an einem Ende des linear beweglichen Elementes 456 drehbar gelagert. Ein Schrittmotor 408 dient als Antriebsquelle zum Antreiben des linear beweglichen Elementes 456 mittels eines Antriebsübertragungsmechanismus 451, der an dem feststehenden Element 455 ge lagert ist. Der Antriebsübertragungsmechanismus 451 umfaßt ein Zahnrad 457, das an einer sich drehenden Welle 418 des Schrittmotors 408 drehfest montiert ist, und eine Zahnstange 458, die Zahnstangenzähne aufweist, die mit Zähnen des Zahnrades 457 kämmen und in der Lage sind, auf das linear bewegliche Element 456 einen Druck auszuüben, wenn die Zahnstange sich in Richtung des linear beweglichen Elementes 456 bewegt.
Das feststehende Element 455 weist einen Zylinder 459 auf, der einen Teil des linear beweglichen Elementes 456 aufnimmt und das Teil hin- und herbeweglich lagert, und weist ein Tragloch 460 auf, das die Zahnstange 458 in einem innersten Teil des Zylinders 459 aufnimmt und die Zahnstange 458 vor- und zurückbeweglich lagert.
Ein Paar von Lagerbuchsen 461 zum Lagern des linear beweglichen Elementes 456 derart, daß dieses vor- und zurückbewegbar ist, ist an einer inneren Umfangsfläche des Zylinders 459 festgelegt. Ein zylindrisches Reibelement 462 dient als Mittel zum Erzeugen einer Dämpfungskraft, um der Bewegung des linear beweglichen Elementes 456 in gleitenden Kontakt mit einer äußeren Umfangsfläche einen Reibwiderstand entgegenzusetzen. Das zylindrische Reibelement 462 ist an einer inneren Umfangsfläche des innersten Teils des Zylinders 459 festgelegt.
Ein Paar von Lagerbuchsen 463 zum Lagern von einem Ende der Zahnstange 458 derart, daß diese gleitbar ist, ist an einer inneren Umfangsfläche des Tragloches 460 des feststehenden Elementes 455 festgelegt. Andererseits ist das andere Ende 453 der Zahnstange 458 in ein Tragloch 464 eingeführt, das in dem linear beweglichen Element 456 ausgebildet ist, und ist dort gleit bar gelagert mittels einer Lagerbuchse 465, die an einer inneren Umfangsfläche des Tragloches 464 festgelegt ist. Das Bezugszeichen 466 zeigt ein Auskleidungs- bzw. Pufferelement, das beispielsweise aus einem Kunstharz besteht, um einen Stoß zum Zeitpunkt eines Kontaktes mit dem anderen Ende 453 der Zahnstange 458 zu puffern.
An dem äußeren Umfang eines Zwischenabschnittes des linear beweglichen Elementes 456 ist ein Flansch 467 ausgebildet und ein elastisches Element 469, das aus einer Schraubendruckfeder besteht, und dazu dient, das linear bewegliche Element 456 in jene Richtung zu drücken, in der die Spannriemenscheibe 403 dem Riemen Spannung gibt (in der Zeichnung nach links), ist zwischen dem Flansch 467 und einer ringförmigen Stufe 468 angeordnet, die in dem feststehenden Element 455 ausgebildet ist.
Bei der fünften Ausführungsform wird die Beziehung zwischen einer Kraft, die von dem elastischen Element 469 in der Spanneinrichtung 450 und dem Schrittmotor 408 erzeugt wird, der als ein Aktuator dient, um einen Leistungsübertragungsring 206 mittels eines Riemens 102 in eine exzentrische Lage zu versetzen, und einer Kraft, die durch eine Plattenfeder 211 erzeugt wird, die als ein Druckelement einer Riemenscheibe 107 mit variablem Radius dient, um den Leistungsübertragungsring 206 in die konzentrische Position zu drücken, aktiv verändert durch den Schrittmotor 408, wodurch eine Veränderung der Drehzahl erzielt wird.
23 zeigt einen Zustand, bei dem das linear bewegliche Element 456 in Richtung auf das feststehende Element 455 zurückgezogen ist, entsprechend einem Zustand, bei dem der Lei stungsübertragungsring 206 konzentrisch liegt, wie es in 19A gezeigt ist. In diesem Zustand ist ein vorbestimmter Spielbereich bzw. ein vorbestimmtes Spiel 470 zwischen dem anderen Ende 453 der Zahnstange 458 und dem Pufferelement 466 ausgebildet, wie es in 23 zu sehen ist.
24 zeigt einen Zustand, bei dem das linear bewegliche Element 456 hervortritt, um den Riemen 102 zu ziehen bzw. zu spannen, entsprechend einem Zustand, bei dem der Leistungsübertragungsring 206 exzentrischer liegt, wie es in 19B gezeigt ist. In diesem Zustand liegen das andere Ende 453 der Zahnstange 458 und das Pufferelement 466 aneinander an und die Zahnstange 458 und das linear bewegliche Element 456 bewegen sich gemeinsam in der Zeichnung nach links. Wenn der Leistungsübertragungsring 206 konzentrisch liegt, ist es bei der fünften Ausführungsform so, daß der Spielbereich bzw. das Spiel 470 in der Spanneinrichtung 450 bereitgestellt ist, wie es in 23 zu sehen ist. Daher werden die Spannriemenscheibe 403 und das linear bewegliche Element 456 elastisch durch das elastische Element 469 abgestützt. Im Ergebnis kann die Spanneinrichtung 450 eine Funktion entsprechend einer normalen automatischen Spanneinrichtung durchführen. Es ist möglich, Vibrationen und Zugspannungsvariationen des Riemens 102 einzugrenzen.
Das elastische Element 469 und das Reibelement 462 dienen in Kooperation miteinander als dynamische Dämpfungseinrichtung. Es ist daher möglich, auf wirksame Weise Vibrationen des Riemens 102 und eine Veränderung der Zugspannung auf den Riemen 102 einzugrenzen und verläßlich einen Schlupf und das Erzeugen von Zittern oder dergleichen in dem Riemen 102 zu verhindern.
Wenn sich die Spannriemenscheibe 403 linear bewegt, wird der Zahnstangenmechanismus als Antriebsübertragungsmechanismus 451 verwendet. Daher ist der Freiheitsgrad, um den die Antriebsquelle und die Riemenscheiben voneinander beabstandet sein können, größer verglichen mit dem oben genannten Schwenktyp. Folglich steigt der Freiheitsgrad der Montageposition in Abhängigkeit von dem Layout. Darüber hinaus kann die Drehzahleffizienz weiter gesteigert werden, verglichen mit dem oben genannten Schraubengetriebemechanismus. Daher kann eine Antriebsquelle mit einer relativ geringen Ausgangsleistung verwendet werden.
Der Schrittmotor kann die Rotationsposition halten, in der er angehalten worden ist. Demgemäß ist die Positionierung leicht und es muß nicht separat ein Mechanismus zum Halten der Rotationsposition vorgesehen werden. Demzufolge können die Herstellungskosten niedriger sein verglichen mit einem Fall, bei dem ein Servomotor oder dergleichen verwendet wird.
Sechste Ausführungsform
25 stellt eine Spanneinrichtung in einem System gemäß einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar. Die sechste Ausführungsform unterscheidet sich von der fünften Ausführungsform (in 23 gezeigt) dadurch, daß anstelle eines Schrittmotors als Antriebsquelle ein Hydraulikmotor verwendet wird.
Genauer gesagt kann in einer Spanneinrichtung 490 als ein Hydraulikmotor 471 ein Getriebemotor verwendet werden, der beispielsweise durch miteinander kämmende, gepaarte Zahnräder kon struiert ist. Ein Zahnrad 457 in einem Antriebsübertragungsmechanismus 451 (Zahnstangenmechanismus) wird von einer Ausgangswelle 472 des Hydraulikmotors 471 über ein erstes Zahnrad 473, ein erstes Stirnrad 474, ein zweites Zahnrad 475 und ein zweites Stirnrad 476 angetrieben.
Das erste Zahnrad 473 ist an der Ausgangswelle 472 des Hydraulikmotors 471 drehfest festgelegt. Das erste Stirnrad 474 und das zweite Zahnrad 475 sind drehfest miteinander verbunden und sind drehbar an einem feststehenden Element 455 gelagert. Das Zahnrad 457, das mit einer Zahnstange 458 kämmt, und das zweite Stirnrad 476 sind drehfest miteinander verbunden und sind an dem ersten Zahnrad 473 gelagert, so daß sie durch das feststehende Element relativ drehbar sind.
Ein Paar von Ölpfaden 479 und 480 ist mit einem Saug-Port 477 bzw. einem Abführport 478 des Hydraulikmotors 471 verbunden und ist jeweils verbunden über ein Wegeventil 485 mit einem Paar von Ölpfaden 483 und 484, die verbunden sind mit einer Versorgungsquelle 481 bzw. eine Niederdruckseite 482 des in einem Fahrzeug enthaltenen Motoröls, um hier ein Beispiel zu nennen.
Das Wegeventil 485 verbindet in einem ersten Zustand die Versorgungsquelle 481 mit dem Saug-Port 477 des Hydraulikmotors 471 und verbindet den Abführ-Port 478 mit der Niederdruckseite 482. In einem zweiten Zustand des Wegeventils 485 sind die Verbindungen gegenüber dem ersten Zustand vertauscht und in einem dritten Zustand ist die Verbindung zu dem Saug-Port 477 und dem Abführ-Port 478 unterbrochen (entsprechend dem in 25 gezeigten Zustand). Der übrige Aufbau ist derselbe wie in der Ausführungsform, die in 23 gezeigt ist, und es sind dieselben Bezugsziffern verwendet worden, so daß eine erneute Beschreibung nicht vorgenommen wird.
Bei der sechsten Ausführungsform wird die Beziehung zwischen einer Kraft, die von einem elastischen Element 469 in der Spanneinrichtung 490 und von dem Hydraulikmotor 471 erzeugt wird, der als ein Aktuator dient, um den Leistungsübertragungsring 206 in eine exzentrische Lage zu versetzen, und einer Kraft, die von einer Plattenfeder 211 erzeugt wird, die als ein Druckmittel in einer Riemenscheibe 107 mit variablem Radius dient, um den Leistungsübertragungsring 206 in die konzentrische Position zu drücken, aktiv verändert durch den Hydraulikmotor 471, wodurch eine Variation der Drehzahl erzielt wird.
Bei der sechsten Ausführungsform werden dieselbe Funktion und die gleiche Wirkungen erzielt wie bei der fünften Ausführungsform (die in 23 gezeigt ist). Zusätzlich kann selbst dann, wenn eine Hydraulikquelle mit niedrigem Druck verwendet wird, mittels des Hydraulikmotors ein hohes Drehmoment erhalten werden. Daher ist die vorliegenden Erfindung geeignet zum Einsatz in einem Fall, bei dem das System in einem Fahrzeug enthalten ist, wobei eine Niederdruckleistungsquelle verwendet wird, wie eine solche für Motoröl.
In einem Fall, bei dem als Antriebsquelle eine Quelle vom sich linear hin- und herbeweglichen Typ verwendet wird, wie ein Hydraulikzylinder, muß dann, wenn eine Niederdruck-Antriebsquelle verwendet wird, der Durchmesser des Zylinders vergrößert werden. Um den Zylinderdurchmesser zu verringern, muß separat eine Hochdruck-Leistungsquelle vorgesehen werden.
Wenn jedoch der Hydraulikmotor 471 verwendet wird, wie in der vorliegenden Ausführungsform, der als Antriebsquelle vom Drehtyp dient, können Raumeinsparungen erzielt werden.
Siebte Ausführungsform
Die 26A, 26B, 27 und 28 stellen eine siebte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar.
Ein System 500 gemäß der siebten Ausführungsform umfaßt eine Spanneinrichtung 503 und einen Hydraulikzylinder 506, der als Antriebselement zum Antreiben einer Spannriemenscheibe 504 in der Spanneinrichtung 503 über einen Draht 505 dient, wobei der Draht als Übertragungselement dient. Die Spannriemenscheibe 504 ist mittels eines versetzbaren, beweglichen Elementes 508 an einem feststehenden Element 507 drehbar gelagert. Das Bezugszeichen 509 stellt ein elastisches Element dar, das aus einer Schraubendruckfeder besteht, um ein Beispiel zu nennen, zum Drücken der Spannriemenscheibe 504 in jene Richtung, in die einem Riemen 102 eine Spannung vermittelt wird.
Der Hydraulikzylinder 506 ist an einem feststehenden Teil eines Fahrzeugs festgelegt, beispielsweise in einer Position in einem Motorraum, wo hinreichend Platz vorhanden ist. Ein Ende des Drahtes 505 ist an einem Ende einer Kolbenstange 501 des Hydraulikzylinders 506 festgelegt. Dem Hydraulikzylinder 506 wird Arbeitsöl zugeführt aus einer Hydraulikpumpe 553, die als Hydraulikquelle dient, die von dem Fahrzeug getragen wird. Ein Solenoidventil 454 zum Zuführen und Abführen von Arbeitsöl zu dem und von dem Hydraulikzylinder 506 wird gesteuert durch eine Steuereinrichtung 555, der ein Signal S eingegeben wird, das sich auf die Drehzahl einer Antriebsquelle bezieht (wobei das Signal S beispielsweise ein Erfassungssignal von einem Drehzahlsensor zum Erfassen der Drehzahl einer Mitläuferriemenscheibe 405 sein kann). Der verbleibende grundlegende Aufbau ist der gleiche wie in der vierten Ausführungsform (die in den 19A und 19B gezeigt ist).
D.h., eine Beziehung zwischen einer Kraft, die von einem elastischen Element 509 und dem Hydraulikzylinder 506 erzeugt wird, der als Aktuator in der Spanneinrichtung 503 dient, um einen Leistungsübertragungsring 206 in die exzentrische Lage zu versetzen, und einer Kraft, die von einer Plattenfeder 211 erzeugt wird, die als ein Druckmittel einer Riemenscheibe 107 mit variablem Radius dient, um den Leistungsübertragungsring 206 in die konzentrische Position zu drücken, wird aktiv verändert durch den Hydraulikzylinder 506, wodurch eine Variation der Drehzahl erzielt wird.
Genauer gesagt ist es so, daß dann, wenn die Drehzahl der Antriebsquelle niedriger ist als ein vorbestimmter Wert, die Kolbenstange 501 des Hydraulikzylinders 506 ausgefahren wird, wie es in 26A gezeigt ist, und der wirksame Radius der Riemenscheibe 107 mit variablem Radius wird vergrößert, so daß die Drehzahl einer Hilfsmaschine, relativ gesehen, höher wird. Wenn andererseits die Drehzahl der Antriebsquelle höher liegt als der vorbestimmte Wert, fährt die Kolbenstange 501 des Hydraulikzylinders 506 ein, um den Riemen 102 anzuziehen, wie es in 26B gezeigt ist, wodurch der wirksame Radius der Riemenscheibe 107 mit variablem Radius relativ gesehen kleiner gemacht wird.
Wie es in den 27 und 28 gezeigt ist, umfaßt die Spanneinrichtung 503 ein feststehendes Element 507 und das bewegliche Element 508 ist an dem feststehenden Element 507 in linearer Richtung vor und zurück beweglich gelagert. Das bewegliche Element 508 lagert die Spannriemenscheibe 504, um die der Riemen 102 geschlungen ist, so daß ein Tragabschnitt zum Tragen der Spannriemenscheibe 504 gebildet wird, der in eine erste Richtung X versetzbar ist, in der dem Riemen 102 eine Spannung vermittelt wird, und in eine zweite Richtung Y, die entgegengesetzt verläuft. Die Spanneinrichtung 503 umfaßt ein Paar von elastischen Elementen 509, die aus einer Schraubendruckfeder oder dergleichen bestehen, um die Spannriemenscheibe 504 mittels des variablen Elementes 508 in die erste Richtung X zu drücken.
Das variable Element 508 umfaßt eine Tragwelle 511, an deren einem Ende die Spannriemenscheibe 504 mittels eines Wälzlagers 510 wie eines Kugellagers drehbar gelagert ist, und an deren anderem Ende ein Tragelement 512 festgelegt ist, das von der Tragwelle 511 durchdrungen wird. Ein Paar von Tragarmen 513 ist mit einem Ende an dem Tragelement 512 festgelegt und durchdringt dieses. Die Tragarme 513 erstrecken sich in einer ersten Richtung X und sind in dem feststehenden Element 507 jeweils eingeführt über Lagerbuchsen 526, die als ein Gleitlager dienen, das eingepaßt ist in nachstehend beschriebene Tragzylinder 514, derart, daß eine linear hin und her verlaufende Bewegung in der ersten und der zweiten Richtung X und Y geführt wird. Ein flanschförmiger Anschlag 515 ist an dem anderen Ende von jedem der Tragarme 513 vorgesehen und die oben genannten elastischen Elemente 509 sind zwischen einem Grundplattenelement 516, das integral eingreift an beiden Anschlägen 515, und einer Stütze 517 des feststehenden Elementes 507 angeordnet, die nachstehend beschrieben wird. Folglich drückt das Paar von elastischen Elementen 509 das bewegliche Element 508 und die Spannriemenscheibe 504 integral auf elastische Weise in die erste Richtung X, und zwar mittels des Paars von Tragarmen 513.
Das andere Ende der Tragwelle 511 umfaßt ein Halteloch 518, das ein Endelement 502 mit großem Durchmesser aufnimmt und hält, das an einem Ende des Drahtes 505 festgelegt ist, in dem dieser dort hineingeformt ist. Die Tragwelle 511 und das Tragelement 512 weisen ein von der Seite kommendes Durchgangsloch 519 auf, das mit dem Halteloch 518 in Verbindung steht und durch das der Draht 505 geführt ist.
Das Grundplattenelement 516 umfaßt ein Paar von Durchgangslöchern 520, durch das die jeweiligen Tragarme 513 geführt sind, und ein Durchgangsloch 522, durch das ein Kabel 521 geführt ist, und zwar in einem lose eingepaßten Zustand in der Mitte eines Abschnittes zwischen dem Paar von Durchgangslöchern 520, wobei das Kabel 521 den Draht 505 enthält, so daß dieser vor und zurück beweglich ist.
Das feststehende Element 507 umfaßt eine Basis 525, die an einem feststehenden Objekt 524 mittels einer Schraube 523 festgelegt ist, und die Stütze 517, die vertikal von einer Kante auf der der Spannriemenscheibe 504 zugewandten Seite der Basis 525 vorsteht. Die Stütze 517 weist ein Paar von Tragzylindern 514 auf, in die ein Paar von Lagerbuchsen 526 eingepaßt und darin ausgebildet ist, so daß die Lagerbuchsen 526 sich in die erste Richtung X erstrecken und wobei das Paar von Tragarmen 513 des beweglichen Elementes 508 durch die Lagerbuchsen 526 geführt ist.
Der Draht 505 ist in dem Kabel 521 enthalten und ein Ende 527 des Kabels 521 ist in einem Loch 528 der Stütze 517 eingeführt und daran festgelegt. Wenn das andere Ende des Drahtes 505 durch den Hydraulikzylinder 506 gezogen wird, nimmt die Länge, um die der Draht 505 von dem einen Ende des Kabels 521 vorsteht bzw. freiliegt, ab. Daher wird die Spannriemenscheibe 504, gemeinsam mit dem beweglichen Element 508, in die erste Richtung X gezogen, so daß der Riemen 102 angezogen bzw. gespannt wird.
Bei der siebten Ausführungsform ist der Hydraulikzylinder 506 der Spanneinrichtung 504 des Riemen-Systems 500 mit kontinuierlich variabler Drehzahl, der als ein Antriebselement dient, in einer Position entfernt von der Spanneinrichtung 503 angeordnet, und zwar dort, wo hinreichend Platz vorhanden ist, und der Hydraulikzylinder 506 bedient die Spannriemenscheibe 504 über den Draht 505 aus der Ferne, der als ein Übertragungselement dient. Daher kann der konstruktive Aufbau in der Nähe der Spanneinrichtung 503 vereinfacht werden. Im Ergebnis kann die Spanneinrichtung 503 frei angeordnet werden, selbst dort, wo nur wenig bzw. ein enger Platz vorhanden ist. Obgleich in der siebten Ausführungsform der Draht als Übertragungselement verwendet wird, kann auch ein Gliedermechanismus verwendet werden.
Achte Ausführungsform
Eine achte Ausführungsform der Erfindung ist in 29 dargestellt, die ein modifiziertes Beispiel der siebten Ausführungsform darstellt, die in den 26A und 26B gezeigt ist. Obgleich bei der siebten Ausführungsform ein Hydraulikaktuator als Antriebselement verwendet wird, wird in der achten Ausführungsform ein Elektromotor 530 wie ein Schrittmotor verwendet, der einen Drehwinkelversatz steuern kann durch ein Signal von einer Steuereinrichtung 555, wie es in 29 gezeigt ist. In diesem Fall ist eine Trommel 531 vorgesehen, um die ein Draht 505 gewickelt ist, und zwar so, daß das andere Endelement 529 des Drahtes 505 in einer vorbestimmten Position an dem Umfang der Trommel festgelegt ist, wobei die Trommel 531 von dem Elektromotor 530 angetrieben und gedreht werden kann.
Neunte Ausführungsform
Eine neunte Ausführungsform, die in 30 gezeigt ist, stellt ein modifiziertes Ausführungsbeispiel der siebten Ausführungsform dar, die in den 26A und 26B gezeigt ist. Obgleich bei der siebten Ausführungsform ein Hydraulikaktuator als Antriebselement verwendet wird, wird vorliegend als Antriebselement ein Druckaufnahmeelement 532 verwendet, das durch Unterdruck an einem Einlaßverteiler bzw. einem Saugrohr eines Motors betrieben wird, wie es in 30 gezeigt ist. Genauer gesagt, ist ein Raum, der durch ein erstes und ein zweites Gehäuse 533 und 534 definiert ist, mittels des Druckaufnahmeelementes 532 und einer flexiblen Membran 535 in eine erste Kammer 536 und eine zweite Kammer 537 unterteilt. Die zweite Kammer 537 steht mit einem Einlaßverteiler 547 eines Motors über eine Leitung 538 in Verbindung. Ein Solenoid-Ventil 539 zum Öffnen und Schließen der Leitung 538 ist in der Leitung 538 angeordnet. Das Solenoid-Ventil 539 wird gesteuert von einer Steuereinrichtung 555.
Das Druckaufnahmeelement 532 weist eine Stange 540 auf, die einstückig mit dem Druckaufnahmeelement 532 ausgebildet ist, und zwar auf der Seite der ersten Kammer 536. Die Stange 540 durchdringt eine Nabe 541 des ersten Gehäuses 533 und ein Endelement 529 eines Drahtes 505 ist an einem Ende der Stange 540 festgelegt. Das Bezugszeichen 542 zeigt ein Hülsenelement, das an der Nabe 541 festgelegt ist. Eine Lagerbuchse 543 dient als ein Gleitlager zum Lagern der Stange 540, so daß diese gleitbar ist, und ein Dichtelement 544 ist zwischen dem Hülsenelement 542 und der Stange 540 angeordnet. Das Bezugszeichen 545 zeigt eine Strebe, die an dem Hülsenelement 542 festgelegt ist. Die Strebe 545 weist ein festgelegtes Loch 546 auf, um ein Ende eines Kabels 521 des Drahtes 505 festzulegen.
Die Membran 535 besitzt eine Ringform und ihr Innenumfang ist an einer Fläche des Druckaufnahmeelementes 532, und zwar auf der Seite der ersten Kammer 536, auf luftdichte Weise festgelegt und ist in radialer Richtung auf halber Strecke gefaltet, wobei ein Außenumfang der Membran 535 an einem Koppelabschnitt zwischen den Gehäusen 533 und 534 auf luftdichte Weise festgelegt ist. Die Membran 535 ermöglicht einen Versatz des Druckaufnahmeelementes 532, während der Raum in die erste Kammer 536 und die zweite Kammer 537 unterteilt ist.
Wenn das Solenoid-Ventil 539 geöffnet ist, so daß Unterdruck am Einlaßverteiler des Motors in die zweite Kammer 537 zugeführt wird, wird die Druckaufnahmeplatte 532 in der Zeichnung nach rechts versetzt (in der Zeichnung durch einen hohlen Pfeil angedeutet). Folglich wird der Draht 505 mittels der Stange 540 aus dem Kabel 521 herausgezogen.
Bei der neunten Ausführungsform wird der Unterdruck am Einlaßverteiler des Motors als Antriebsquelle verwendet, wodurch es nicht erforderlich ist, eine Hydraulikpumpe oder dergleichen vorzusehen. Daher können die Herstellungskosten niedrig sein. Die Leistung zum Antreiben der Hydraulikpumpe kann reduziert werden, was vom Gesichtspunkt der Energieeinsparung her bevorzugt ist.
Zehnte Ausführungsform
Unter Bezugnahme auf die 31 bis 37 wird im folgenden ein Riemen-System mit kontinuierlich variabler Drehzahl gemäß einer zehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. 31 ist eine Schnittansicht einer Riemenscheibe mit variablem Radius, die für ein System 600 zum Bereitstellen einer Antriebseinrichtung für eine Hilfsmaschine verwendet wird. 32A und 32B sind schematische Ansichten, die die Konstruktion eines Hauptbestandteiles des Systems 600 zeigen.
Eine Riemenscheibe 659 mit variablem Radius weist einen Leistungsübertragungsring 606 auf, der gegenüber einem Zustand, in dem seine Achse exzentrisch gegenüber einer Drehachse K liegt, wie es in 32A gezeigt ist, in einen Zustand versetzbar ist, in dem er konzentrisch liegt, wie es in 32B gezeigt ist, wodurch der wirksame Radius eines Riemens 102 verändert werden kann, der um den Leistungsübertragungsring 606 herumgeschlungen ist.
Der Leistungsübertragungsring 606 ist zwischen einem ersten und einem zweiten Hauptkörper 602 und 603 der Riemenscheibe angeordnet.
Obgleich die Riemenscheibe 659 mit variablem Radius sowohl als Antriebsriemenscheibe als auch als angetriebene Riemenscheibe angewendet werden kann, wird im folgenden einheitlich ein Beispiel beschrieben, bei dem die Riemenscheibe 659 auf eine angetriebene Riemenscheibe in der vorliegenden Ausführungsform angewendet ist. In dem System 600 ist der endlose Riemen 102 geschlungen um den Leistungsübertragungsring 606 in der Riemenscheibe 659 mit variablem Radius, um eine versetzbare Spannriemenscheibe 656, die in einer Spanneinrichtung 655 versetzbar ist, und eine feststehende Mitläuferriemenscheibe 658. Die Spanneinrichtung 655 weist ein elastisches Element 657 auf, um den Leistungsübertragungsring 606 in jene Richtung zu drücken, in der die Spannriemenscheibe 656 den Riemen 102 zieht bzw. spannt. Das elastische Element 657 versucht dabei, den Leistungsübertragungsring 606 mittels des Riemens 102 in die exzentrische Lage zu versetzen. Andererseits besitzt die Riemenscheibe 659 mit variablem Radius ein Druckelement, um den Leistungsübertragungsring 606 mittels der Hauptkörper 602 und 603 der Riemenscheibe in die konzentrische Position zu drücken, was nachstehend im Detail erläutert wird. Das Druckelement umfaßt ein elastisches Element (entsprechend einer Plattenfeder 611 in 31) zum Erzeugen einer leertrumseitigen Spannung G auf den Riemen 102 mittels des Leistungsübertragungsrings 606 in Abhängigkeit von einem relativen axialen Versatz zwischen den beiden Hauptkörpern 602 und 603 der Riemenscheibe, und ein Trägheitselement (entsprechend einem Trägheitselement 647 in 31) zum Erzeugen einer leertrumseitigen Spannung H auf den Riemen 102 mittels des Leistungsübertragungsrings 606 in Abhängigkeit von der Drehzahl der Riemenscheibe 659 mit variablem Radius.
Der Leistungsübertragungsring 606 und das elastische Element 657 in der Spanneinrichtung 655 werden in die Position versetzt, bei der sich eine resultierende Kraft (G + H) der Spannung G und der Spannung H, die von dem elastischen Element bzw. dem Trägheitselement in der Riemenscheibe 659 mit variablem Radius erzeugt werden, und die Spannung F auf den Riemen 102, die von dem elastischen Element 657 in der Spanneinrichtung 655 erzeugt wird, im Gleichgewicht befinden.
Das Trägheitselement wird in Abhängigkeit von der Drehzahl in Zentrifugalrichtung versetzt und drückt den Leistungsübertragungsring 606 über die Hauptkörper 602 und 603 der Riemenscheibe in Richtung der konzentrischen Position. Das Trägheitselement funktioniert als ein automatischer Zentrifugalmechanismus zum Nachstellen des Übersetzungsverhältnisses, mit dem ein Übersetzungsverhältnis in Abhängigkeit von der Drehzahl eingestellt wird.
In einem Zustand, bei dem die Laufgeschwindigkeit des Riemens 102 relativ niedrig ist, ist die von dem Trägheitselement erzeugte Spannung H klein. In einem Zustand, in dem das elastische Element 657 in der Spanneinrichtung 655 in Richtung auf die Kontraktionsseite versetzt ist und der Leistungsübertra gungsring 606 in Richtung zur exzentrischen Seite hin versetzt ist, wie es in 32A gezeigt ist, sind daher die Spannung F und die Spannung (G + H) ausgeglichen. Demzufolge ist der wirksame Radius des Riemens 102 der Riemenscheibe 659 mit variablem Radius klein und die Drehzahl einer sich drehenden Welle, die mit der Riemenscheibe 659 mit variablem Radius versehen ist, ist relativ gesehen, höher als die Drehzahl der Antriebsriemenscheibe.
Im Gegensatz hierzu ist in einem Zustand, bei dem die Laufgeschwindigkeit des Riemens 102 hoch ist, die von dem Trägheitselement erzeugte Spannung H groß. In einem Zustand, bei dem das elastische Element 657 in der Spanneinrichtung 655 gedehnt ist, und der Leistungsübertragungsring 606 in Richtung zur konzentrischen Seite hin versetzt ist, wie es in 32B gezeigt ist, sind daher die Spannung F und die Spannung (G + H) ausgeglichen. Demzufolge ist der wirksame Radius des Riemens 102 an der Riemenscheibe 659 mit variablem Radius groß und die Drehzahl der sich drehenden Welle, die mit der Riemenscheibe 659 mit variablem Radius versehen ist, ist relativ gesehen niedriger als die Drehzahl der Antriebsriemenscheibe.
33 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Drehzahl der Antriebsriemenscheibe und der Drehzahl der Riemenscheibe mit variablem Radius zeigt. In 33 ist in einem Bereich (1), in dem die Drehzahl der Antriebsriemenscheibe nicht größer ist als eine Drehzahl V1, der Leistungsübertragungsring 606 um den maximalen Betrag zur exzentrischen Seite hin versetzt und die Drehzahl der Riemenscheibe 659 mit variablem Radius steigt mit einer vorbestimmten Anstiegsrate bzw. Steigung an. In einem Bereich (2) von einer Drehzahl V1 bis zu einer Drehzahl V2 nimmt der Betrag der Exzentrizität des Leistungsübertragungsrings 606 ein wenig ab, wodurch der wirksame Radius der Riemenscheibe 659 mit variablem Radius erhöht wird, so daß die Anstiegsrate der Drehzahl der Riemenscheibe 659 mit variablem Radius niedriger ist als in dem Bereich (1). Wenn die Drehzahl die Drehzahl V2 erreicht, liegt der Leistungsübertragungsring 606 konzentrisch, so daß der wirksame Radius der Riemenscheibe 659 mit variablem Radius der maximale effektive Radius ist. In einem Bereich (3), in dem die Drehzahl nicht kleiner ist als die Drehzahl V2 steigt die Drehzahl der Riemenscheibe 659 mit variablem Radius mit einer etwas niedrigeren Anstiegsrate an als in dem Bereich (1).
Wie es in den 31 und 34 gezeigt ist, umfaßt die Riemenscheibe 659 mit variablem Radius eine sich drehende bzw. drehbare Welle 601, die mit einer sich drehenden Welle einer Hilfsmaschine eines Kraftfahrzeuges verbunden ist, und zwar zum Beispiel so, daß die beiden Wellen integral miteinander drehbar sind, und der erste und der zweite Hauptkörper 602 und 603 der Riemenscheibe sind entlang der Achse der sich drehenden Welle 601 beweglich und weisen jeweils eine Ringform auf. An gegenüberstehenden Flächen der Hauptkörper 602 und 603 der Riemenscheibe sind jeweilige konisch zulaufende Leistungsübertragungsflächen 604 und 605 ausgebildet. Die gepaarten Leistungsübertragungsflächen 604 und 605 verlaufen kegelförmig und sind in entgegengesetzte Richtungen geneigt. Der Leistungsübertragungsring 606 ist zwischen den beiden Leistungsübertragungsflächen 604 und 605 so angeordnet, daß er gegenüber einer Drehachse K exzentrisch gelagert sein kann, die die Achse der beiden Hauptkörper 602 und 603 der Riemenscheibe ist. Der Leistungsübertragungsring 606 ist im Querschnitt annähernd trapezförmig.
31 zeigt einen Zustand, bei dem der Leistungsübertragungsring 606 maximal exzentrisch angeordnet ist und 34 stellt einen Zustand dar, in dem sich der Leistungsübertragungsring 606 in der konzentrischen Position befindet. Der wirksame Radius D des Riemens 102 verändert sich in Abhängigkeit von dem Versatz des Leistungsübertragungsrings 606. L zeigt die Position der Mitte des Riemens 102 in Breitenrichtung (nachstehend als Riemenmitte L bezeichnet).
An einer äußeren Umfangsfläche des Leistungsübertragungsrings 606 ist eine Fläche 608 zur Leistungsübertragung auf den Riemen 102 ausgebildet. Der Riemen 102 ist um die Übertragungsfläche 608 geschlungen. An der Übertragungsfläche 608 ist eine Umfangsvertiefung 137 ausgebildet, in die eine Rippe 136 des Riemens 102 greift. Die beiden Seitenflächen des Leistungsübertragungsrings 606 werden jeweils in Kontakt gebracht mit den entsprechenden Leistungsübertragungsflächen 604 und 605 und bilden Leistungsübertragungsflächen 609 und 610 zum Übertragen von Drehmoment. Die Riemenscheibe mit variablem Radius umfaßt die Plattenfeder 611, die als Druckmittel dient zum Drücken des ersten und des zweiten Hauptkörpers 602 und 603 der Riemenscheibe in Richtungen aufeinander zu, und die als erste Verbindungsmittel dient zum Verbinden der Hauptkörper 602 und 603 der Riemenscheibe, so daß diese drehfest miteinander verbunden sind. Die Plattenfeder 611 ist mit einem Verbindungsabschnitt 612 verbunden, der aus einer konisch geformten, ringförmigen Platte besteht, die sich synchron mit der sich drehenden Welle 601 dreht, wobei sie mit dieser drehfest verbunden ist über eine Vielzahl von Verbindungswellen 613. Der Verbindungsabschnitt 612 und die Vielzahl von Verbindungswellen 613 bilden zweite Verbindungsmittel. Der Innenumfang des Verbindungsabschnittes 612 ist über eine Keilverzahnung mit dem Außenumfang eines Flansches 138 gekoppelt, der einstückig mit der sich drehenden Welle 601, also drehfest mit dieser ausgebildet ist. Eine axiale Bewegung wird durch einen Sprengring (nicht gezeigt) begrenzt.
Ein radial innerer Abschnitt 614 und ein radial äußerer Abschnitt 615 der Plattenfeder 611 greifen an dem ersten bzw. dem zweiten Hauptkörper 602 und 603 der Riemenscheibe an, so daß sie hiermit drehfest verbunden sind. Demzufolge drehen sich die beiden Hauptkörper 602 und 603 der Riemenscheibe und die Plattenfeder 611 gemeinsam mit der sich drehenden Welle 601. Wenn die Riemenscheibe mit variablem Radius beispielsweise angewendet wird als angetriebene Riemenscheibe, wie in der vorliegenden Ausführungsform, wird ein Drehmoment auf die sich drehende Welle der Hilfsmaschine übertragen ausgehend von dem Riemen 102 über den Leistungsübertragungsring 606, die beiden Hauptkörper 602 und 603 der Riemenscheibe, die Plattenfeder 611 und die sich drehende Welle 601.
Wie es in den 31 bis 35 gezeigt ist, sind in dem radial inneren Abschnitt 614 und in dem radial äußeren Abschnitt 615 der Plattenfeder 611 jeweils radiale Verbindungsvertiefungen 616 bzw. 617 ausgebildet, die in Umfangsrichtung gleichmäßig beabstandet sind. Ein Zwischenabschnitt der Plattenfeder 611 in radialer Richtung weist Verbindungslöcher 631 auf, durch die die oben genannten Verbindungswellen 613 jeweils geführt sind, um die Plattenfeder 611 und den Verbindungsabschnitt 612 derart miteinander zu verbinden, daß ein Drehmoment übertragen werden kann, wobei die Verbindungslöcher 631 in Umfangsrichtung gleichmäßig beabstandet angeordnet sind.
Wie es in 31 gezeigt ist, umfaßt der erste Hauptkörper 602 der Riemenscheibe eine Scheibe 618 mit der daran ausgebildeten Leistungsübertragungsfläche 604 und eine Welle 619, die an dem inneren Umfang der Scheibe 618 drehfest festgelegt ist und so angeordnet ist, daß sie zu der sich drehenden Welle 601 konzentrisch liegt. An einem Ende der Welle 619 ist ein konischer Abschnitt 620 ausgebildet und die Scheibe 618 ist an dem konischen Abschnitt 620 mittels einer Befestigungsmutter 621 festgelegt.
An dem anderen Ende der Welle 619 ist eine zylindrische Nabe 622 einstückig ausgebildet, die konzentrisch liegt zu der sich drehenden Welle 601 und die einen größeren Durchmesser aufweist als die Welle 619. Die Nabe 622 ist an einer Umfangsfläche der sich drehenden Welle 601 mittels einer Lagerbuchse 623 axial gleitbar gelagert, die als ein Gleitlager dient.
Der zweite Hauptkörper 603 der Riemenscheibe umfaßt eine konische Scheibe 624, an der die Leistungsübertragungsfläche 605 ausgebildet ist, und eine zylindrische Nabe 625, die in dem inneren Umfang der Scheibe 624 ausgebildet ist. Die Nabe 625 des zweiten Hauptkörpers 603 der Riemenscheibe umgibt jeweilige Teile der Welle 619 und der Nabe 622 des ersten Hauptkörpers 602 der Riemenscheibe und ist an der Welle 619 und der Nabe 622 des ersten Hauptkörpers 602 der Riemenscheibe axial gleitbar gelagert mittels Lagerbuchsen 626 bzw. 627, die als Gleitlager dienen.
Eine rückseitige Fläche 628 des zweiten Hauptkörpers 603 der Riemenscheibe, also auf der anderen Seite als die Leistungsübertragungsfläche 605, besteht aus einer konisch zulau fenden Fläche mit einem Übertragungsweg parallel zu der Leistungsübertragungsfläche 605. Ein ringförmiger Flansch 632, der im Schnitt L-förmig ist, erstreckt sich einstückig an einer äußeren Umfangskante des zweiten Hauptkörpers 603 der Riemenscheibe. An einer Oberfläche des ringförmigen Flansches 632 auf der Seite zu der Plattenfeder 611 hin ist eine Vielzahl von plattenförmigen Verbindungsvorsprüngen 629 in radialer Richtung ausgebildet, die in Umfangsrichtung gleichmäßig voneinander beabstandet sind und jeweils in die Vielzahl von Verbindungsvertiefungen 617 in dem radial äußeren Abschnitt 615 der Plattenfeder 611 eingepaßt sind. Der ringförmige Flansch 632 des zweiten Hauptkörpers 603 der Riemenscheibe wird durch den radial äußeren Abschnitt 615 der Plattenfeder 611 angedrückt und der zweite Hauptkörper 603 der Riemenscheibe wird dabei in eine Richtung näher zu dem ersten Hauptkörper 602 der Riemenscheibe gedrückt (in 31 nach links).
Die Welle 619 und die Nabe 622 des ersten Hauptkörpers 602 der Riemenscheibe erstrecken sich auf die rückseitige Fläche 628 des zweiten Hauptkörpers 603 der Riemenscheibe, also gegenüber der Leistungsübertragungsfläche 605, wobei sie die Nabe 625 des zweiten Hauptkörpers 603 der Riemenscheibe durchdringen. Die Nabe 622 bildet einen Abschnitt, der sich auf die rückseitige Fläche des zweiten Hauptkörpers 603 der Riemenscheibe zu erstreckt. An einem Ende der Nabe 622, das als der Abschnitt dient, der sich auf die rückseitige Fläche zu erstreckt, ist einstückig ein Verbindungsabschnitt 630 angeformt, der aus einem ringförmigen Flansch besteht, um das Ende und den radial inneren Abschnitt 614 der Plattenfeder 611 drehfest miteinander zu verbinden.
Der Innenumfang des Verbindungsabschnittes 630 kann mit dem Ende der Nabe 622 auch mittels einer Schraube gekoppelt und hieran drehfest festgelegt sein. Ein über den Verbindungsabschnitt 630 übertragendes Drehmoment wird in jene Richtung ausgeübt, in die die Schraube festgezogen ist, um die Schraube nicht zu lösen.
Der Verbindungsabschnitt 630 weist eine Druckfläche 633 auf, um den radial inneren Abschnitt 614 der Plattenfeder 611 axial anzudrücken, sowie eine Vielzahl von Verbindungsvorsprüngen 634, die an der Druckfläche 633 radial ausgebildet sind, und zwar gleichmäßig beabstandet in Umfangsrichtung. Die Druckfläche 633 wird von dem radial inneren Abschnitt 614 der Plattenfeder 611 unter Druck gesetzt. Der erste Hauptkörper 602 der Riemenscheibe wird dabei in eine Richtung näher zu dem zweiten Hauptkörper 603 der Riemenscheibe gedrückt (nach rechts in 31), und zwar mittels des Verbindungsabschnittes 630, der Nabe 622 und der Welle 619. Ferner ist die Vielzahl von Verbindungsvorsprüngen 634 jeweils eingepaßt in die Vielzahl von Verbindungsvertiefungen 616 in dem radial inneren Abschnitt 614 der Plattenfeder 611.
Der Verbindungsabschnitt 612 wird in axialer Richtung durchdrungen von einer Vielzahl von Durchgangslöchern 635, die in Umfangsrichtung gleichmäßig beabstandet ausgebildet sind. Ein Unterlegscheibenelement 640 und die Verbindungswelle 613, die durch das Verbindungsloch 631 in der Plattenfeder 611 geht, werden durch das jeweilige Durchgangsloch 635 eingeführt und festgelegt. Das heißt, die Plattenfeder 611 befindet sich in einem Zustand, bei dem sie zwischen dem Unterlegscheibenelement 640 und dem Verbindungsabschnitt 612 in der Nachbarschaft des Verbindungsloches 631 angeordnet ist. Abschnitte des Unterlegscheibenelementes 640 und des Verbindungsabschnittes 612, die auf die Plattenfeder 611 gerichtet sind, sind jeweils als konisch zulaufende geneigte Flächen 641 bzw. 642 ausgebildet, die zentriert um die Verbindungswelle 613 herum verlaufen, so daß bei einem Versatz der Plattenfeder 611 eine Neigung möglich ist. Jede der Verbindungswellen 613 ist in einer Richtung parallel zur Achse der sich drehenden Welle 601 ausgebildet und ist in ein jeweiliges Verbindungsloch 631 in der Plattenfeder 611 eingepaßt, um die Plattenfeder 611 und den Verbindungsabschnitt 612 derart zu verbinden, daß Drehmoment übertragen werden kann. Ein mit einem Kopf versehener Niet kann beispielsweise als Verbindungswelle 613 verwendet werden. Wenn der Niet verwendet wird, wird sein Ende verstemmt, um seinen Durchmesser zu vergrößern, wodurch es leicht ist, den Niet festzulegen.
Wie es in 36 gezeigt ist, besteht das Verbindungsloch 631 aus einem Langloch, das in radialer Richtung länglich ausgebildet ist und ein Paar von Anlageflächen 636 und 637 aufweist, die parallel zueinander liegen, die an der Innenfläche des Verbindungsloches 631 in Längsrichtung des Radius ausgebildet sind, wie es in 36 gezeigt ist. Die Verbindungswelle 613 weist andererseits einen Querschnitt mit einer sogenannten lichten Weite ("width across flat") auf und umfaßt ein Paar von Anlageflächen 638 und 639, die jeweils an dem Paar von Anlageflächen 636 bzw. 637 des Verbindungsloches 631 anliegen bzw. daran angreifen.
Das Paar von Anlageflächen 636 und 637 des Anlageloches 631 ist länger in Richtung des Radius der Plattenfeder 611 als das Paar von Anlageflächen 638 und 639 der entsprechenden Ver bindungswelle 613. Jede der Anlageflächen 636 und 639 liegt in einer Fläche parallel zur Achse der Plattenfeder 611 (in einer Richtung senkrecht zur 36) und parallel zu deren Radius (in vertikaler Richtung in 36). Die Breite zwischen den beiden Anlageflächen 636 und 637 des Verbindungsloches 631 ist etwa gleich der Breite zwischen den beiden Anlageflächen 638 und 639 der Verbindungswelle 613. Daher greift die Verbindungswelle 613 an der Innenfläche des Verbindungsloches 631 so an, daß nur ein Versatz in Umfangsrichtung R der Plattenfeder 611 reguliert bzw. festgelegt ist.
Bei einer Position entlang des Radius des Verbindungsloches 631 (gezeigt durch eine Entfernung d gegenüber der Drehachse K in den 31 und 34) können der radial innere Abschnitt 614 und der radial äußere Abschnitt 615 der Plattenfeder 611 in entgegengesetzte Richtungen jeweils um einen gleichen Hubbetrag versetzt werden, wenn die Plattenfeder 611 axial versetzt wird, wobei die Position der Verbindungswelle 613 in dem Verbindungsloch 631 reguliert ist.
Unter erneuter Bezugnahme auf die 31 bis 36 ist ein Gegenelement 644 mit einer Fläche 643, die der rückseitigen Fläche 628 des zweiten Hauptkörpers 603 der Riemenscheibe gegenüberliegt, drehfest an dem Außenumfang der Nabe 622 des ersten Hauptkörpers 602 der Riemenscheibe festgelegt. Das Gegenelement 644 weist eine Scheibe 645 und eine Nabe 646 auf. Die Nabe 646 ist passend auf dem Außenumfang der Nabe 622 des ersten Hauptkörpers 602 der Riemenscheibe aufgenommen.
Ein ringförmiger Aufnahmeraum 648, der das Trägheitselement 647 enthält, ist definiert zwischen der rückseitigen Flä che 628 des zweiten Hauptkörpers 603 der Riemenscheibe und der gegenüberliegenden Fläche 643 des Gegenelementes 644. Ein Abschnitt des Aufnahmeraums 648 nach außen ist definiert durch den ringförmigen, im Querschnitt L-förmigen Flansch 632 des zweiten Hauptkörpers 603 der Riemenscheibe und nach innen hin ist der Aufnahmeraum 648 definiert durch die Nabe 625 des zweiten Hauptkörpers 603 der Riemenscheibe. Die rückseitige Fläche 628 des zweiten Hauptkörpers 603 der Riemenscheibe ist kegelartig geneigt, so daß der Aufnahmeraum 648 im Querschnitt keilförmig ist und sich entlang seines Radius nach außen hin verjüngt.
Das Trägheitselement 647 wird in dem Aufnahmeraum 648 in Richtung zu dessen Umfang hin (von dem in 31 gezeigten Zustand zu dem in 34 gezeigten Zustand) versetzt, um den Leistungsübertragungsring 606 in eine Position zu drücken, bei der er konzentrisch zu der Drehachse K liegt, und zwar mittels der beiden Hauptkörper 602 und 603 der Riemenscheibe in Korporation mit der Plattenfeder 611. Wie es in den 31, 34 und 37 gezeigt ist, umfaßt das Trägheitselement 647 eine Rolle 649, die aus einem Zylinder besteht und als ein Rollelement dient, und ein Tragwellenelement 650, das die Rolle 649 axial durchdringt. Das Trägheitselement 647 umfaßt ein Lager 651, das beispielsweise aus einer Lagerbuchse aus Metall besteht und das zwischen dem Tragwellenelement 650 und der Rolle 649 angeordnet ist, um die Rolle 649 und das Tragwellenelement 650 relativ zueinander drehbar auszugestalten.
An der gegenüberliegenden Fläche 643 des Gegenelementes 644 ist eine Führungsvertiefung 652 in radialer Richtung ausgebildet, um eine rollende Bewegung der Rolle 649 zu führen, und zwar so, daß beide Enden des Tragwellenelementes 650 gelagert werden an Kanten 653 und 654. Eine äußere Umfangsfläche der Rolle 649 kann entlang ihrer Achse ballig gedreht sein. Das Trägheitselement 647 rotiert gemeinsam mit den zwei Hauptkörpern 602 und 603 der Riemenscheibe und erzeugt mit ansteigender Drehzahl eine ansteigende Zentrifugalkraft. Wenn das Trägheitselement 647 durch die Zentrifugalkraft entlang des Radius ausgelenkt wird, so daß es sich in Richtung auf den schmaleren Abschnitt des Aufnahmeraums 648 zu bewegt (nach außen in Radialrichtung), werden die Hauptkörper 602 und 603 der Riemenscheibe näher aufeinander zu bewegt. Folglich wird der Leistungsübertragungsring 606 in Richtung auf seine konzentrische Position versetzt. Wenn sich bei der zehnten Ausführungsform die Drehzahl der Riemenscheibe 659 mit variablem Radius ändert, ändert sich die durch das Trägheitselement 647, das in der Riemenscheibe 659 mit variablem Radius enthalten ist, erzeugte Zentrifugalkraft. Daher wird der Leistungsübertragungsring 606 automatisch in eine Position versetzt, bei der sich eine resultierende Kraft der Spannungen, die auf den Riemen 102 ausgeübt werden mittels der Plattenfeder 611 und des Trägheitselementes 647 in der Riemenscheibe 659 mit variablem Radius, und die von dem elastischen Element 657 in der Spanneinrichtung 655 auf den Riemen 102 ausgeübte Spannung im Gleichgewicht befinden, wodurch eine Veränderung der Drehzahl erzielt wird.
Mit einer einfachen Konstruktion unter Verwendung der Zentrifugalkraft, die von dem Trägheitselement 647 erzeugt wird, das in der Riemenscheibe 659 mit variablem Radius enthalten ist, verändert sich automatisch der wirksame Radius D der Riemenscheibe 659 mit variablem Radius, wodurch es möglich gemacht wird, Drehzahlveränderungen automatisch zu erzielen. Darüber hinaus müssen bei dem Riemen-System 600 mit kontinuierlich variabler Drehzahl, das die Riemenscheibe 659 mit variablem Radius verwendet, keine Spannvorrichtung zum Einstellen eines Übersetzungsverhältnisses, kein Antriebsmechanismus zum Antreiben der Spanneinrichtung und kein Mechanismus wie eine Steuereinrichtung zum Steuern des Betriebs des Antriebsmechanismus vorgesehen werden. Die Verwendung einer allgemeinen Spanneinrichtung 655 vom Aufnahmetyp (sogenannte automatische Spanneinrichtung) ist hinreichend. Daher kann die Konstruktion des Systems signifikant vereinfacht werden, so daß die Herstellungskosten und der Raum für die Anordnung verringert werden können.
Das Trägheitselement 647 weist die Rolle 649 auf, die an der rückseitigen Fläche 628 des zweiten Hauptkörpers 603 der Riemenscheibe abrollt bzw. wälzt, die zum Definieren des Aufnahmeraums 648 dient. Folglich kann das Trägheitselement 647 gleichmäßig versetzt werden. Es ist im Ergebnis möglich, das Auftreten von Situationen zu verhindern, bei denen sich das Trägheitselement 647 nicht nach oben bewegt, es vielmehr in dem Aufnahmeraum 648 gehalten wird.
Weiterhin verbindet der Verbindungsschnitt 612, der als die zweiten Verbindungsmittel dient, die beiden Hauptkörper 602 und 603 der Riemenscheibe gemeinsam mit der Plattenfeder 611, die als erste Verbindungsmittel dient, mit der sich drehenden Welle 601. Daher kann die Konstruktion des Systems vereinfacht werden, verglichen mit einem Fall, bei dem die Hauptkörper 602 und 603 der Riemenscheibe einzeln mit der sich drehenden Welle 601 verbunden werden.
Die Plattenfeder 611 zum Verbinden beider Hauptkörper 602 und 603 der Riemenscheibe, so daß diese drehfest miteinander verbunden sind, wird auch als Druckelement verwendet, so daß die Konstruktion des Systems weiter vereinfacht werden kann. Da die Plattenfeder 611 die beiden Hauptkörper 602 und 603 der Riemenscheibe direkt andrückt, können die Hauptkörper 602 und 603 der Riemenscheibe gleichmäßig versetzt werden. Im Ergebnis ist eine gleichmäßige Veränderung der Drehzahl möglich.
Die beiden Hauptkörper 602 und 603 der Riemenscheibe, die jeweils verbunden sind mit dem radial inneren Abschnitt 614 und dem radial äußeren Abschnitt 615 der Plattenfeder 612, können in axialer Richtung um einen gleichen Versatzbetrag symmetrisch versetzt werden. Daher kann die Riemenmitte L konstant gehalten werden, während mittels einer einfachen Konstruktion eine gleichmäßige Veränderung der Drehzahl erzielt wird.
Die Plattenfeder 611 wird abgelenkt, wenn die beiden Hauptkörper 602 und 603 der Riemenscheibe versetzt werden. Wenn der radial innere Abschnitt 614 und der radial äußere Abschnitt 615 sich axial unterschiedlich versetzen, ermöglicht die Verbindungswelle 613 diesen axialen Versatz in einem Teil des Verbindungsloches 631 in der Plattenfeder 611. Daher werden in der Nähe des Verbindungsloches 613 keine übermäßigen Spannungen erzeugt. Es ist im Ergebnis möglich, die Haltbarkeit der Plattenfeder 611 zu verbessern. Die Mitte des Leistungsübertragungsrings 606 fällt immer mit der Position der Riemenmitte L zusammen, so daß in dem Leistungsübertragungsring keine Vibrationen oder unnormale Reibungen auftreten. Insbesondere bei der vorliegenden Ausführungsform wird die Verbindungswelle 613 in Kontakt gebracht mit dem Paar von Anlageflächen 636 und 637 des Verbindungsloches 631, die entlang des Radius länglich ausgebildet sind. Daher kann eine weite bzw. große Kontaktfläche gewährleistet werden und auf die Plattenfeder 611 aufgebrachte Spannungen können weiter reduziert werden. Es ist im Ergebnis möglich, die Haltbarkeit weiter zu verbessern.
Beide Hauptkörper 602 und 603 der Riemenscheibe werden infolge eines Versatzes entlang der Breite des Riemens 102 in eine Position versetzt, in der sie ausgewogen angeordnet sind in Bezug auf die tatsächliche Riemenmitte L. Daher wird bei einer einfachen Konstruktion eine gleichmäßige Veränderung der Drehzahl möglich.
Wenn eine große lichte Weite ("width across flat") der bzw. für die Verbindungswelle 613 gewährleistet wird, um die Kontaktfläche zu gewährleisten, ist in sekundärer Hinsicht die Biegesteifigkeit der Verbindungswelle 613 erhöht bzw. erhöhbar. Demzufolge kann eine Neigung ("fall") der Verbindungswelle 613 zur Zeit des Anlegens eines Drehmomentes verhindert werden. Im Ergebnis kann ein nachteiliger Effekt der Neigung auf die Plattenfeder 611 und das Verbindungsloch 631 verhindert werden.
Bei der vorliegenden Ausführungsform kann der axiale Versatz der Plattenfeder 611 in der Nachbarschaft des Verbindungsloches 631 ebenfalls reguliert werden durch die Verbindungswelle 613. In diesem Fall kann ein Universalgelenk zwischen der Verbindungswelle 613 und dem Verbindungsloch 631 angeordnet werden.
Elfte Ausführungsform
Die 38, 39 und 40 stellen eine elfte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar. Wie es in 38 gezeigt ist, unterscheidet sich eine Riemenscheibe 660 mit variablem Radius in einem System zum Bereitstellen einer Antriebseinrichtung für eine Hilfsmaschine hauptsächlich von der in 31 gezeigten Riemenscheibe mit variablem Radius der zehnten Ausführungsform durch die folgenden Punkte 1) bis 3):

1) Obgleich in der in 31 gezeigten Ausführungsform die ersten Verbindungsmittel zum Verbinden der beiden Hauptkörper 602 und 603 der Riemenscheibe miteinander, so, daß sie drehfest miteinander verbunden sind, durch die Plattenfeder 611 gebildet sind, und dieses Element auch als elastisches Element verwendet wird, um die beiden Hauptkörper 602 und 603 der Riemenscheibe in Richtungen näher aufeinander zu zu drücken, sind bei der elften Ausführungsform die ersten Verbindungsmittel gebildet durch eine Vielzahl von Verbindungswellen 689 und 690, die dazu dienen, ein Gegenelement 669, das an einem ersten Hauptkörper 662 der Riemenscheibe festgelegt ist, mit einem zweiten Hauptkörper 663 in der Riemenscheibe zu verbinden, und ein elastisches Element, das aus einer Schraubendruckfeder 685 besteht, ist zwischen dem zweiten Hauptkörper 663 der Riemenscheibe und dem Gegenelement 669 angeordnet.
2) Obgleich bei der in 31 gezeigten Ausführungsform ein symmetrischer Versatz der beiden Hauptkörper 602 und 603 der Riemenscheibe in axialer Richtung erzielt wird, indem eine Position d entlang des Radius des Verbindungsloches 631 der Plattenfeder 611 auf eine erforderliche Position einge stellt wird, wird dies bei der elften Ausführungsform erzielt, indem Rollen 697, die an beiden Enden der Verbindungswelle 690 vorgesehen sind, die in den ersten Verbindungsmitteln enthalten ist, an Nockenflächen 700 bzw. 701 angreifen, die an dem ersten Hauptkörper 662 der Riemenscheibe bzw. an dem Gegenelement 669 ausgebildet sind. Die Nockenflächen 700 und 701 und die Rollen 697, die als Mitnehmer ("cam followers") dienen und an den jeweiligen Nockenflächen 700 bzw. 701 angreifen, bilden ein Paar von Wandlermechanismen T (auch als Drehmomentnockenmechanismen bekannt), um einen Drehwinkelversatz der Hauptkörper 662 und 663 der Riemenscheibe gegenüber einer sich drehenden Welle 661 jeweils in einen Axialversatz in entgegengesetzte Richtungen umwandeln.
3) Bei der elften Ausführungsform sind ein Trägheitselement und ein Rollelement durch Kugeln 682 gebildet.

Genauer gesagt, umfaßt die Riemenscheibe 660 mit variablem Radius, wie es in 38 gezeigt ist, den ersten und den zweiten ringförmigen Hauptkörper 662 und 663 der Riemenscheibe, die um die sich drehende Welle 661 herum drehbar und axial beweglich gelagert sind, und in gegenüberliegenden Flächen der Hauptkörper 662 und 663 der Riemenscheibe sind jeweilige Leistungsübertragungsflächen 664 und 665 ausgebildet. Die Leistungsübertragungsflächen 664 und 665 sind kegelförmig ausgebildet und in entgegengesetzte Richtungen geneigt. Ein Leistungsübertragungsring 606, der im Querschnitt annähernd trapezförmig ist, ist zwischen den Leistungsübertragungsflächen 664 und 665 angeordnet, und zwar so, daß er gegenüber einer Achse K der beiden Hauptkörper 662 und 663 der Riemenscheibe exzentrisch angeordnet sein kann. 38 zeigt einen Zustand, bei dem der Leistungsübertragungsring 606 zu der Achse K konzentrisch liegt.
Der erste Hauptkörper 662 der Riemenscheibe umfaßt eine konische Scheibe 666 und eine zylindrische Nabe 667, die in dem Innenumfang der Scheibe 666 ausgebildet ist. An der Scheibe 666 ist die oben erwähnte Leistungsübertragungsfläche 664 ausgebildet. Die Nabe 667 ist in Axialrichtung durch Lagerbuchsen 668 an einer Umfangsfläche der sich drehenden Welle 661 gleitbar gelagert, wobei die Lagerbuchsen 668 als Gleitlager dienen. Ein Ende der Nabe 667 ist mit dem Gegenelement 669, was nachstehend beschrieben werden wird, drehfest bzw. integral gekoppelt mittels einer Schraube 670. Das Bezugszeichen 671 zeigt einen Anschlag um zu verhindern, daß der erste Hauptkörper 662 der Riemenscheibe von der sich drehenden Welle 661 abrutscht. Der Anschlag 671 ist an der sich drehenden Welle 661 festgelegt durch eine Mutter 672, die auf ein Ende der sich drehenden Welle 661 gedreht ist.
Der zweite Hauptkörper 663 der Riemenscheibe umfaßt eine ringförmige Platte 673, die so geformt ist, daß sich eine Scheibe in Richtung zum äußeren Umfang in Form einer konischen Platte mit einem Loch erstreckt, eine Nabe 674, die als innerer Zylinder dient und sich vom Innenumfang der ringförmigen Platte 673 erstreckt, einen äußeren Zylinder 675, der sich am äußeren Umfang der ringförmigen Platte 673 erstreckt, und einen Zwischenzylinder 676, der in einem Zwischenabschnitt der ringförmigen Platte 673, in Radialrichtung gesehen, ausgebildet ist. Die Nabe 674, der äußere Zylinder 675 als auch der Zwischenzylinder 676 sind so ausgebildet, daß sie sich ausgehend von einer rückseitigen Fläche 677 des zweiten Hauptkörpers 663 der Riemenscheibe erstrecken, wobei die rückseitige Fläche 677 der Leistungsübertragungsfläche 665 gegenüberliegt. Die Nabe 674 des zweiten Hauptkörpers 663 der Riemenscheibe ist an einer äußeren Umfangsfläche der Nabe 667 des ersten Hauptkörpers 662 der Riemenscheibe in Axialrichtung mittels einer Lagerbuchse 678 gelagert, die als ein Gleitlager dient.
Das Gegenelement 669 besteht aus einem ringförmigen Element und besitzt eine konisch zulaufende Fläche 680, die einem konisch bzw. schräg verlaufenden Abschnitt 679 der rückseitigen Fläche 677 des zweiten Hauptkörpers 663 der Riemenscheibe gegenüberliegt. Ein Aufnahmeraum 681 ist gebildet durch den konischen Abschnitt 679 der rückseitigen Fläche 677 und die Gegenfläche 680 des Gegenelementes 669, und zwar zwischen der Nabe 674 und dem Zwischenzylinder 676 des zweiten Hauptkörpers 663 der Riemenscheibe. Eine Vielzahl der Kugeln 682, die als Trägheitselement und als Rollelement dienen, ist in dem Aufnahmeraum 681 enthalten. Der Aufnahmeraum 681 ist im Querschnitt keilförmig und verjüngt sich entlang seines Radius nach außen. Durch einen Versatz der Kugeln 682 in Zentrifugalrichtung können bei einer Zunahme der Zentrifugalkraft die beiden Hauptkörper 662 und 663 näher aufeinander zu verbracht werden.
Das Gegenelement 669 umfaßt einen inneren Zylinder 688 bzw. 683, der in Bezug auf die Gegenfläche 680 in radialer Richtung innen liegt. Eine ringförmige Endfläche 684 des inneren Zylinders 683 ist an einem Ende der Nabe 667 des ersten Hauptkörpers 662 der Riemenscheibe mittels der Schraube 670 festgelegt. Folglich dreht sich das Gegenelement 669 integral bzw. drehfest mit dem ersten Hauptkörper 662 der Riemenscheibe und bewegt sich in axialer Richtung integral mit diesem.
Die Schraubendruckfeder 685 ist als ein elastisches Element enthalten, um die beiden Hauptkörper 662 und 663 der Riemenscheibe in Richtungen näher aufeinander zu zu rücken, und ist in dem inneren Zylinder 683 des Gegenelementes 669 enthalten. Ein Ende (das linke Ende in der Zeichnung) der Schraubendruckfeder 685 greift an einem Stufenabschnitt 687 der Nabe 674 an und ist dabei auf einen Abschnitt 686 kleineren Durchmessers am Ende der Nabe 674 des zweiten Hauptkörpers 663 der Riemenscheibe aufgesteckt. Die Schraubendruckfeder 685 drückt den zweiten Hauptkörper 663 mittels des Stufenabschnittes 687 gegen den ersten Hauptkörper 662 der Riemenscheibe. Das andere Ende (das rechte Ende in der Zeichnung) der Schraubendruckfeder 685 greift andererseits an der Endfläche 684 des inneren Zylinders 683 des Gegenelementes 669 an und drückt über die Endfläche 684 den ersten Hauptkörper 662 der Riemenscheibe gegen den zweiten Hauptkörper 663 der Riemenscheibe. Das Zusammendrücken und das Entspannen der Schraubendruckfeder 685 werden geführt durch den inneren Zylinder 683 des Gegenelementes 669 und den Abschnitt 686 kleinen Durchmessers der Nabe 674 des zweiten Hauptkörpers 663 der Riemenscheibe. Daher kann die Schraubendruckfeder 685 gleichmäßig versetzt werden bzw. bewegt werden.
Der äußere Umfang 688 des Gegenelementes 669 und der äußere Zylinder 675 des zweiten Hauptkörpers 663 der Riemenscheibe sind drehfest miteinander verbunden über die Vielzahl von Verbindungswellen 689 und 690, die in Radialrichtung angeordnet sind und als die ersten Verbindungsmittel dienen. Die Verbindungswelle 689 ist an ihrem einen Ende an dem äußeren Umfang 688 des Gegenelementes 669 festgelegt und weist an ihrem anderen Ende eine Rolle 692 auf, die über eine Lagerbuchse 691 drehbar gelagert ist (siehe 39). Die Rolle 692 ist so ein gepaßt und so vorgesehen, daß sie in einer Führungsvertiefung 693 wälzen bzw. rollen kann, die in dem äußeren Zylinder 675 des zweiten Hauptkörpers 663 der Riemenscheibe ausgebildet ist, und parallel zu der sich drehenden Welle 661 ausgerichtet ist, mit einem einseitig offenen Ende.
Ein Zwischenabschnitt der Verbindungswelle 690 wird festgelegt, indem er einen äußeren Zylinder 695 eines Verbindungsabschnittes 694 in radialer Richtung durchdringt, der als zweite Verbindungsmittel dient und eine zweistufig zylindrische Form besitzt und einstückig ausgebildet ist um die sich drehende Welle 661 herum. Wie es in den 38, 40A und 40B gezeigt ist, sind an beiden Enden der Verbindungswelle 690 jeweils Rollen 697 drehbar mittels Lagerbuchsen 696 gelagert. Die Rollen 697 sind jeweils eingepaßt und greifen rollbar in eine Führungsvertiefung 698, die in dem äußeren Zylinder 675 des zweiten Hauptkörpers 663 der Riemenscheibe ausgebildet ist, und eine Führungsvertiefung 699, die in dem äußeren Zylinder des Gegenelementes 669 ausgebildet ist.
Die Führungsvertiefungen 698 und 699 sind in entgegengesetzte Richtungen schräg ausgerichtet und durch innere Flächen der Führungsvertiefungen 698 und 699 sind jeweilige Nockenflächen 700 und 701 gebildet, wie es in den 40A und 40B gezeigt ist. Wenn die beiden Hauptkörper 662 und 663 der Riemenscheibe in Abhängigkeit von einem Lastdrehmoment auf die Riemenscheibe 660 mit variablem Radius gegenüber der sich drehenden Welle 661 um einen Drehwinkel versetzt werden, wandeln die Nockenflächen 700 und 701 den jeweiligen Drehwinkelversatz in einen jeweiligen axialen Versatz der beiden Hauptkörper 662 und 663 der Riemenscheibe um, so daß die beiden Hauptkörper 662 und 663 der Riemenscheibe in axialer Richtung in entgegengesetzten Richtungen, jedoch um jeweils einen gleichen Betrag versetzt werden, wie es in den 40A und 40B gezeigt ist (ein sogenannter Drehmomentnockenmechanismus). Folglich bleibt die Position einer Riemenmitte L unabhängig von der Veränderung der Drehzahl konstant. 40A entspricht dem in 38 gezeigten Zustand, bei dem sich der Leistungsübertragungsring 606 in einer konzentrischen Position befindet, und 40B entspricht einem Zustand, bei dem der Leistungsübertragungsring 606 exzentrisch liegt.
Bei der elften Ausführungsform besitzen gleiche Komponenten wie in der zehnten Ausführungsform (in 31 gezeigt) die gleichen Bezugsziffern und deren Beschreibung wird vorliegend nicht wiederholt.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird der Leistungsübertragungsring 606 automatisch in eine Position versetzt, in der sich eine resultierende Kraft (G + H) der Spannung, die dem Riemen 102 vermittelt wird durch die Schraubendruckfeder 685, die als ein elastisches Element dient, und durch die Kugel 682, die als ein Trägheitselement dient, und die Spannung F, die dem Riemen 102 vermittelt wird durch ein elastisches Element 657 in einer Spanneinrichtung 655, im Gleichgewicht befinden. Daher wird der wirksame Radius D der Riemenscheibe 660 mit variablem Radius automatisch mittels einer einfachen Konstruktion verändert, wobei eine Zentrifugalkraft verwendet wird, die von dem Trägheitselement erzeugt wird, das aus den aufgenommenen Kugeln 682 besteht, wodurch es möglich wird, eine automatische Veränderung der Drehzahl zu erzielen.
Ferner wird die Kugel 682, die auch als ein Rollelement verwendet wird, als ein Trägheitselement verwendet, wodurch es möglich wird, die Konstruktion des Systems weiter zu vereinfachen als auch das Auftreten von Situationen zu verhindern, bei denen sich das Trägheitselement in dem Aufnahmeraum 681 nicht nach oben bewegt sondern festgehalten wird.
Wenn ein variables Lastdrehmoment ausgeübt wird, werden die beiden Hauptkörper 662 und 663 der Riemenscheibe näher aufeinander zu bewegt, und zwar durch die Funktionen der Nockenflächen 700 und 701, die in dem Wandlermechanismus (dem Drehmomentnockenmechanismus) T enthalten sind, so daß eine Kraft zum Festklemmen des Leistungsübertragungsringes 606 erhöht werden kann. Es ist daher möglich, das Auftreten eines Schlupfes zwischen dem Leistungsübertragungsring 606 und den Leistungsübertragungsflächen 664 und 665 der beiden Hauptkörper 662 und 663 der Riemenscheibe zu verhindern. Im Ergebnis ist eine effiziente Leistungsübertragung möglich.
Weiterhin sind die Nockenflächen 700 und 701 an inneren Flächen der Führungsvertiefungen 698 und 699 vorgesehen, so daß die Rollen 697 an beiden Enden der Verbindungswelle 690 vorgesehen werden und abrollen bzw. -wälzen können. Daher kann eine relative Verdrehung der beiden Hauptkörper 662 und 663 der Riemenscheibe gegenüber der sich drehenden Welle 661 gleichmäßig in einen axialen Versatz gewandelt werden. Im Ergebnis kann eine Veränderung der Drehzahl gleichmäßig erzielt werden.
Da die beiden Hauptkörper 662 und 663 der Riemenscheibe durch die Funktion der Nockenflächen 700 und 701 in axialer Richtung symmetrisch versetzt werden, bleibt die Riemenmitte L unabhängig von der Veränderung der Drehzahl konstant.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben genannten Ausführungsformen beschränkt. Die Erfindung kann bspw. auch als ein Riemen-System mit kontinuierlich variabler Drehzahl einer allgemeinen Maschine verwendet werden, und nicht nur für eine Maschine, die in einem Kraftfahrzeug enthalten ist.

Claims

Riemen-System (101) mit kontinuierlich variabler Drehzahl, mit: einer Riemenscheibe (107) mit variablem Radius zum Verändern des wirksamen Radius eines um sie herum geschlungenen, endlosen Riemens (102); und einer Spanneinrichtung (10) zum Einstellen der Spannung des Riemens; wobei die Riemenscheibe (107) mit variablem Radius aufweist i) einen ersten und einen zweiten Hauptkörper (202, 203) der Riemenscheibe, die um eine drehbare Welle (201) angeordnet und axial beweglich sind, ii) eine erste und eine zweite kegelförmige Leistungsübertragungsfläche (204, 205), die an gegenüberliegenden Seiten des ersten und des zweiten Hauptkörpers der Riemenscheibe ausgebildet sind, iii) einen Leistungsübertragungsring (206), der zwischen der ersten und der zweiten Leistungsübertragungsfläche so angeordnet ist, daß der Leistungsübertragungsring gegenüber einer Achse der drehbaren Welle (201) exzentrisch liegen kann, und um dessen äußere Umfangsfläche der Riemen geschlungen ist, und iv) erste Druckmittel (211), um den Leistungsübertragungsring (206) in eine Position zu drücken, in der er konzentrisch zu der Achse durch den ersten und den zweiten Hauptkörper der Riemenscheibe liegt, wobei die Spanneinrichtung (10) aufweist i) ein feststehendes Element (23), ii) ein bewegliches Element (24), das relativ gegenüber dem feststehenden Element beweglich ist, iii) eine Spannriemenscheibe (20), die mittels des beweglichen Elementes (24) drehbar gelagert ist und an dem Riemen (102) an greift, und iv) zweite Druckmittel (21, 28), um die Spannriemenscheibe (20) mittels des beweglichen Elementes (24) in eine Richtung zu drücken, in der dem Riemen Spannung gegeben wird, wobei wenigstens die ersten und/oder die zweiten Druckmittel solche Mittel aufweisen, um eine Position zu verändern, in der der Leistungsübertragungsring (206) arbeitet, und wobei sich eine Kraft, die von den zweiten Druckmitteln (21, 28) erzeugt wird, um den Leistungsübertragungsring gegenüber der Achse mittels des Riemens (102) in eine exzentrische Lage zu versetzen, und eine Kraft, die von den ersten Druckmitteln (211) erzeugt wird, um den Leistungsübertragungsring (206) in Richtung zur konzentrischen Position zu drücken, im Gleichgewicht befinden, so daß die Position definiert ist, in der der Leistungsübertragungsring (206) arbeitet, wobei die zweiten Druckmittel (21, 28) ein elastisches Element (28) aufweisen, um dem Riemen (102) eine Spannung über die Spannriemenscheibe (20) zu geben, und einen Aktuator (21), um aktiv über das bewegliche Element (24) die Position zu verändern, in der die Spannriemenscheibe (20) arbeitet, so daß die Spannung an dem Riemen eingestellt wird, wobei der Aktuator aus einem hydraulischen Aktuator (21) besteht, wobei die Spanneinrichtung (10) eine Hydraulikpumpe (22) aufweist, die von der Spannriemenscheibe (20) angetrieben wird, um dem Hydraulikaktuator (21) das Arbeitsöl zuzuführen, und eine Kupplung (85) aufweist, um die Antriebsverbindung zwischen der Spannriemenscheibe (20) und der Hydraulikpumpe (22) zu unterbrechen, und wobei die Position, in der die Spannriemenscheibe (20) arbeitet, durch eine Betätigung der Kupplung (85) verändert wird.
Riemen-System mit kontinuierlich variabler Drehzahl nach Anspruch 1, wobei eine Kraft, die von dem elastischen Element (28) in der Spanneinrichtung (10) erzeugt wird, um den Leistungsübertragungsring (206) mittels des Riemens in eine exzentrische Lage zu versetzen, kleiner ist als die Kraft, die von den ersten Druckmitteln (211) in der Riemenscheibe (107) mit variablem Radius erzeugt wird, um den Leistungsübertragungsring in Richtung zur konzentrischen Position hin zu drücken.
Riemen-System mit kontinuierlich variabler Drehzahl nach Anspruch 1, wobei die Hydraulikpumpe (22) koaxial zu der Spannriemenscheibe (20) angeordnet ist und durch eine Drehung der Spannriemenscheibe angetrieben ist, das bewegliche Element (24) aus einem Element besteht, das um eine vorbestimmte Achse (109) schwenkbar ist, und der Hydraulikaktuator (21) das bewegliche Element (24) verschwenkt, indem er Arbeitsöl von der Hydraulikpumpe (22) empfängt, um die Position zu verändern, in der die Spannriemenscheibe (20) arbeitet.
Riemen-System mit kontinuierlich variabler Drehzahl nach Anspruch 3, wobei die Hydraulikpumpe (22) verbunden ist mit dem Hydraulikaktuator (21) über einen abführseitigen Ölpfad (80) und einen rückflußseitigen Ölpfad (81), ein Rückschlagventil (82), das nur einen Strom von Arbeitsöl in Richtung zu dem Hydraulikaktuator (21) zuläßt, in dem abführseitigen Ölpfad (80) angeordnet ist, und ein Abschnitt des abführseitigen Ölpfades (80) auf der Seite in bezug auf das Rückschlagventil (82), auf der sich der Hydraulikaktuator (21) befindet, mit dem rückflußseitigen Ölpfad (81) verbunden ist über einen Verbindungspfad (83) mit einer Drossel (84).
Riemen-System mit kontinuierlich variabler Drehzahl nach Anspruch 4, wobei der Hydraulikaktuator (21) eine Hydraulikkammer (54) aufweist, deren Volumen kleiner wird, wenn die Spannriemenscheibe (20) in eine Richtung versetzt wird, in der die Spannung des Riemens abnimmt, und wobei die Drossel (84) in einem Pfad (83) angeordnet ist, der mit der Hydraulikkammer (54) in Verbindung steht.
Riemen-System mit kontinuierlich variabler Drehzahl nach Anspruch 1, ferner mit Erfassungsmitteln (115, 116) zum Erfassen einer Größe, die sich auf das Auftreten einer Vibration des Riemens (102) bezieht, und Mitteln (12) zum Steuern eines Betriebs der Kupplung (85) in Antwort auf die Größe, die sich auf die Erzeugung von Vibrationen des Riemens bezieht und die von den Erfassungsmitteln erfaßt ist.
Riemen-System mit kontinuierlich variabler Drehzahl nach Anspruch 6, wobei die Erfassungsmittel (115, 116) zum Erfassen der Größe, die sich auf die Erzeugung von Vibrationen des Riemens bezieht, Mittel zum Erfassen einer Umdrehungszahl einer Antriebsquelle eines Fahrzeugs aufweisen.
Riemen-System mit kontinuierlich variabler Drehzahl nach Anspruch 1, wobei der Aktuator (21) das bewegliche Element (24) über Übertragungsmittel (48) antreibt.
Riemen-System mit kontinuierlich variabler Drehzahl nach Anspruch 1, wobei der Aktuator einen Hydraulikmotor (21) aufweist.
Riemen-System mit kontinuierlich variabler Drehzahl nach Anspruch 1, wobei die Riemenscheibe (107) mit variablem Radius entweder an einer Ausgangswelle, die mit einer Antriebsquelle eines Kraftfahrzeuges verbunden ist, oder an einer Antriebswelle einer Hilfsmaschine vorgesehen ist, und die Spannriemenscheibe (20) an dem leertrumseitigen Abschnitt des Riemens (102) angreift.
Riemen-System (600) mit kontinuierlich variabler Drehzahl, mit: einer Riemenscheibe (659; 660) mit variablem Radius zum Verändern des wirksamen Radius eines um sie herum geschlungenen, endlosen Riemens (102); und einer Spanneinrichtung (655) zum Einstellen der Spannung des Riemens; wobei die Riemenscheibe (659; 660) mit variablem Radius aufweist i) einen ersten und einen zweiten Hauptkörper (602, 603; 662, 663) der Riemenscheibe, die um eine drehbare Welle (601; 661) angeordnet und axial beweglich sind, ii) eine erste und eine zweite kegelförmige Leistungsübertragungsfläche (604, 605; 664, 665), die an gegenüberliegenden Seiten des ersten und des zweiten Hauptkörpers der Riemenscheibe ausgebildet sind, iii) einen Leistungsübertragungsring (606), der zwischen der ersten und der zweiten Leistungsübertragungsfläche so angeordnet ist, daß der Leistungsübertragungsring gegenüber einer Achse der drehbaren Welle exzentrisch liegen kann, und um dessen äußere Umfangsfläche der Riemen geschlungen ist, und iv) erste Druckmittel (611, 647; 682, 685), um den Leistungsübertragungsring (606) in eine Position zu drücken, in der er konzentrisch zu der Achse durch den ersten und den zweiten Hauptkörper (602, 603; 662, 663) der Riemenscheibe liegt, wobei die Spanneinrichtung (655) aufweist i) ein feststehendes Element, ii) ein bewegliches Element, das relativ gegenüber dem feststehenden Element beweglich ist, iii) eine Spannriemenscheibe (656), die mittels des beweglichen Elementes drehbar gelagert ist und an dem Riemen angreift, und iv) zweite Druckmittel (657), um die Spannriemenscheibe (656) mittels des beweglichen Elementes in eine Richtung zu drücken, in der dem Riemen Spannung gegeben wird, wobei wenigstens die ersten und/oder die zweiten Druckmittel solche Mittel aufweisen, um eine Position zu verändern, in der der Leistungsübertragungsring (606) arbeitet, wobei sich eine Kraft, die von den zweiten Druckmitteln (657) erzeugt wird, um den Leistungsübertragungsring (606) gegenüber der Achse mittels des Riemens (102) in eine exzentrische Lage zu versetzen, und eine Kraft, die von den ersten Druckmitteln (611, 647; 682, 685) erzeugt wird, um den Leistungsübertragungsring in Richtung zur konzentrischen Position zu drücken, im Gleichgewicht befinden, so daß die Position definiert ist, in der der Leistungsübertragungsring (606) arbeitet, die ersten Druckmittel (611, 647; 682, 685) ein elastisches Element (611; 685) aufweisen, um den ersten und den zweiten Hauptkörper der Riemenscheibe in Richtungen näher aufeinander zu zu drücken, und ein Trägheitselement (647; 682) aufweisen, das in Abhängigkeit von einer Drehzahl der Riemenscheibe (659; 660) mit variablem Radius in einer Zentrifugalrichtung versetzt wird, um den ersten und den zweiten Hauptkörper der Riemenscheibe in Richtungen näher aufeinander zu zu drücken, wobei die zweiten Druckmittel ein elastisches Element (657) aufweisen, um dem Riemen (102) mittels der Spannriemenscheibe (656) die Spannung zu geben, wobei die Riemenscheibe (659; 660) mit variablem Radius ferner ein Gegenelement (644, 630; 669) aufweist, das mit dem ersten Hauptkörper (602; 662) der Riemenscheibe verbunden ist, so daß es mit diesem gemeinsam entlang der drehbaren Welle in axialer Richtung beweglich ist, und eine Fläche (643; 680) aufweist, die einer rückseitigen, der Leistungsübertragungsfläche (605; 665) gegenüberliegenden Fläche (628; 677) des zweiten Hauptkörpers (603; 663) der Riemenscheibe gegenüberliegt, das elastische Element (611; 685) der ersten Druckmittel zwischen dem Gegenelement (644, 630; 669) und dem zweiten Hauptkörper (603; 663) der Riemenscheibe angeordnet ist und den ersten und den zweiten Hauptkörper der Riemenscheibe in Richtungen näher aufeinander zu drückt, und das Trägheitselement (647; 682) in einem Aufnahmeraum (648; 681) enthalten ist, der zwischen der rückseitigen Fläche (628; 677) des zweiten Hauptkörpers (603; 663) der Riemenscheibe und der gegenüberliegenden Fläche (643; 680) des Gegenelementes (644, 630; 669) definiert ist, und den Aufnahmeraum in Zentrifugalrichtung durchläuft, um den ersten und den zweiten Hauptkörper (602, 603; 662, 663) der Riemenscheibe näher aneinander zu bringen, und wobei die Riemenscheibe (659; 660) mit variablem Radius ferner erste Verbindungsmittel (611; 689, 690) aufweist, um den ersten und den zweiten Hauptkörper (602, 603; 662, 663) der Riemenscheibe drehfest miteinander zu verbinden, und zweite Verbindungsmittel (612, 613; 694) aufweist, mittels derer der erste und der zweite Hauptkörper der Riemenscheibe Leistung über die ersten Verbindungsmittel (611; 690) auf die drehbare Welle (601; 661) übertragen können.
Riemen-System mit kontinuierlich variabler Drehzahl nach Anspruch 11, wobei eine Kraft, die von dem elastischen Element (657) in der Spanneinrichtung (655) erzeugt wird, um den Leistungsübertragungsring (606) mittels des Riemens (102) in eine exzentrische Lage zu versetzen, größer ist als eine Kraft, die von dem elastischen Element (611; 685) in der Riemenscheibe mit variablem Radius erzeugt wird, um den Leistungsübertragungsring in Richtung auf die konzentrische Position zu drücken.
Riemen-System mit kontinuierlich variabler Drehzahl nach Anspruch 11, wobei das Trägheitselement (647) ein Rollelement (647) aufweist, um an der rückseitigen Fläche (628) des zweiten Hauptkörpers (603) der Riemenscheibe und an der gegenüberliegenden Fläche (643) des Gegenelementes (644, 630) abzurollen.
Riemen-System mit kontinuierlich variabler Drehzahl nach Anspruch 11, wobei die ersten Verbindungsmittel eine Plattenfeder (611) aufweisen, die einen radial inneren Abschnitt (614) und einen radial äußeren Abschnitt (615) aufweist, die jeweils an einem entsprechenden Hauptkörper der Riemenscheibe angreifen, so daß sie drehfest verbunden sind, und das elastische Element der ersten Druckmittel die Plattenfeder (611) aufweist.
Riemen-System mit kontinuierlich variabler Drehzahl nach Anspruch 14, wobei die Plattenfeder (611) einen radialen Zwischenabschnitt mit einer Vielzahl von Verbindungslöchern (631) aufweist, die in Umfangsrichtung der Plattenfeder gleichmäßig beabstandet angeordnet sind, und die zweiten Verbindungsmittel (612, 613) Verbindungswellen (613) aufweisen, die an inneren Flächen (636, 637) der Verbindungslöcher (631) angreifen, so daß ein Drehmoment zwischen der Plattenfeder (611) und der drehbaren Welle (601) übertragen werden kann.
Riemen-System mit kontinuierlich variabler Drehzahl nach Anspruch 11, wobei die ersten Verbindungsmittel (689, 690) eine Verbindungswelle (690) aufweisen, die an einem Paar von Nockenflächen (700, 701) angreift, die jeweils ausgebildet sind in sich gegenüberliegenden Elementen (675, 688), wobei das Paar von Nockenflächen (700, 701) entgegengesetzt schräg zueinander ausgerichtet ist, und das Paar von Nockenflächen eine Rotation der jeweiligen Hauptkörper (662, 663) der Riemenscheibe (660) relativ zu der drehbaren Welle (661) in jeweiligen axialen Versatz der ent sprechenden Hauptkörper der Riemenscheibe umwandelt, um den ersten und den zweiten Hauptkörper der Riemenscheibe in axialer Richtung um gleichgroße Versatzbeträge, jedoch in entgegengesetzte Richtungen zu versetzen.
Riemen-System mit kontinuierlich variabler Drehzahl nach Anspruch 16, wobei ein Paar von Führungsvertiefungen (698, 699) zum Führen der Verbindungswelle (690) in dem zweiten Hauptkörper (663) der Riemenscheibe und dem Gegenelement (669) ausgebildet ist, und innere Flächen der Führungsvertiefungen jeweils das Paar von Nockenflächen (700, 701) bilden.
Riemen-System mit kontinuierlich variabler Drehzahl, mit: einer Riemenscheibe (659) mit variablem Radius zum Verändern des wirksamen Radius eines um sie herum geschlungenen, endlosen Riemens (102); und einer Spanneinrichtung (655) zum Einstellen der Spannung des Riemens; wobei die Riemenscheibe (659) mit variablem Radius aufweist i) einen ersten und einen zweiten Hauptkörper (602, 603) der Riemenscheibe, die um eine drehbare Welle (601) angeordnet und axial beweglich sind, ii) eine erste und eine zweite kegelförmige Leistungsübertragungsfläche (604, 605), die an gegenüberliegenden Seiten des ersten und des zweiten Hauptkörpers der Riemenscheibe ausgebildet sind, iii) einen Leistungsübertragungsring (606), der zwischen der ersten und der zweiten Leistungsübertragungsfläche so angeordnet ist, daß der Leistungsübertragungsring gegenüber einer Achse der drehbaren Welle (601) exzentrisch liegen kann, und um dessen äußere Umfangsflä che der Riemen geschlungen ist, und iv) erste Druckmittel (611, 647), um den Leistungsübertragungsring in eine Position zu drücken, in der er konzentrisch zu der Achse durch den ersten und den zweiten Hauptkörper der Riemenscheibe liegt, wobei die Spanneinrichtung (655) aufweist i) ein feststehendes Element, ii) ein bewegliches Element, das relativ gegenüber dem feststehenden Element beweglich ist, iii) eine Spannriemenscheibe (656), die mittels des beweglichen Elementes drehbar gelagert ist und an dem Riemen angreift, und iv) zweite Druckmittel (657), um die Spannriemenscheibe (656) mittels des beweglichen Elementes in eine Richtung zu drücken, in der dem Riemen Spannung gegeben wird, wobei wenigstens die ersten und/oder die zweiten Druckmittel solche Mittel aufweisen, um eine Position zu verändern, in der der Leistungsübertragungsring (606) arbeitet, wobei sich eine Kraft, die von den zweiten Druckmitteln (657) erzeugt wird, um den Leistungsübertragungsring gegenüber der Achse mittels des Riemens (102) in eine exzentrische Lage zu versetzen, und eine Kraft, die von den ersten Druckmitteln (611, 647) erzeugt wird, um den Leistungsübertragungsring (606) in Richtung zur konzentrischen Position zu drücken, im Gleichgewicht befinden, so daß die Position definiert ist, in der der Leistungsübertragungsring (606) arbeitet, die Riemenscheibe mit variablem Radius ferner einen Mechanismus (611, 612, 613, 640) aufweist, um den ersten und den zweiten Hauptkörper (602, 603) der Riemenscheibe miteinander zu korrelieren, derart, daß der erste und der zweite Hauptkörper der Riemenscheibe entlang der Achse der drehbaren Welle (601) um gleichgroße Versatzbeträge, jedoch in entgegengesetzte Richtungen versetzt werden, wobei der Mechanismus (611, 612, 613, 640) zum Korrelieren des ersten und des zweiten Hauptkörpers der Riemenscheibe eine Plattenfeder (611) aufweist, die einen radial inneren Abschnitt (614) und einen radial äußeren Abschnitt (615) aufweist, die jeweils an den entsprechenden Hauptkörpern der Riemenscheibe angreifen, so daß sie drehfest verbunden sind, und einen vorbestimmten radialen Zwischenabschnitt aufweist, der mit der drehbaren Welle (601) über Verbindungsmittel (612) verbunden ist, so daß die Plattenfeder (611) Leistung auf die drehbare Welle übertragen kann, und wobei die ersten Druckmittel die Plattenfeder (611) aufweisen.