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Die Erfindung bezieht sich auf Vorrichtungen für die Detektion
von Kräften,
die auf einen metallischen Keilriemen einwirken, der zur Antriebsübertragung
oder Kraftübertragung
herangezogen wird, beispielsweise in einem stufenlosen Getriebe
oder einer stufenlosen Transmission vom Keilriemen-Typ.
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Ein derartiger bekannter metallischer
Keilriemen-Typ ist beispielswiese in den japanischen Patentdokumenten
mit den Veröffentlichungsnummern 55-6783
und 61-54976 und dem offengelegten japanischen Gebrauchsmuster mit
der Veröffentlichungsnummer
3-72139 offenbart. Dieser metallische Keilriemen läuft um eine
antreibende Riemenscheibe und um eine angetriebene Riemenscheibe
um und umfaßt
riemenartige Endlos-Haltebänder
und eine Vielzahl von längs
dieser Haltebänder
gehaltenen Metallblöcken.
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Beide Riemenscheiben sind in der
Lage, ihre Keilriemenscheiben-Rillenweiten in gesteuerter Weise
zu variieren, um die Windungsradien des Keilriemens in bezug auf
die Riemenscheiben zu ändern, um
auf diese Weise das Getriebeübersetzungsverhältnis stufenlos
zu ändern.
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Bei dem Prozeß der Gestaltung und Herstellung
des stufenlosen Getriebes mit einem derartigen metallischen Keilriemen
ist es erforderlich, die Größe und das
Gewicht des metallischen Keilriemens möglichst klein zu halten und
gleichzeitig eine hinreichende Festigkeit des Keilriemens sicherzustellen
und ferner den Axialdruck in einer optimalen Weise zu kontrollieren.
Dies führte
zu der Notwendigkeit, eine genauere Detektion einer auf den metallischen
Keilriemen während
des Betriebs einwirkenden Kraft zu realisieren. Unter diesen Bedingungen
sind bereits verschiedene Versuche unternommen worden, um diese
Betriebskraft zu detektieren.
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Einer dieser Versuche besteht darin,
eine auf den Riemen einwirkende Kraft unter Verwendung eines Dehnungsmessers
zu detektieren, der unmittelbar an dem Metallblock oder dergleichen
angebracht ist, ohne daß der
Metallblock in irgendeiner Weise zu diesem Zweck bearbeitet wurde.
Der Dehnungsmesser ist mittels Drähten zur Ableitung von Signalen
mit der Außenseite
verbunden. In der Veröffentlichung von
Tsunashima et al mit dem Titel "Axial Thrust Operating on New CVT
Belt and its Distribution" in "Spring Academic Lecture Meeting at
Corporation Aggregate Automobile Technical Society (May 24, 1988)"
ist beispielsweise eine Messung einer Kraft in Richtung des Axialschubs
genauer beschrieben.
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In diesem Fall ist der Metallblock
jedoch unverändert
und ohne irgendeine anpassende Bearbeitung für die Schubmessung oder Druckmessung
herangezogen worden, woraus sich eine nicht ausreichende Genauigkeit
der resultierenden Werte ergeben kann. Hinzu kommt, daß bei der
Anordnung, bei der die Detektionswerte des an dem Metallblock angebrachten
Dehnungsmessers mittels Drähten
zu einem externen Gerät übertragen
werden, eine Beschränkung
hinsichtlich der Drehgeschwindigkeit und der Zahl aufsummierter
Umdrehungen gegeben sein kann, was in unerwünschter Weise dazu führt, daß Messungen
nur unter Antriebsbedingungen mit extrem niedrigen Geschwindigkeiten
möglich
sind.
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Andererseits ist in einem Artikel
von Kusana et al mit dem Titel "Study on Transmitting Characteristics
of Block Type CVT belt" in "Autumn Academic Lecture Meeting at Corporation
Aggregate Automobile Technical Society (October 1991)" ein Versuch
beschrieben, die Riemenscheiben für die Detektion einer Betriebskraft
entsprechend zu bearbeiten, wobei jedoch das Problem besteht, daß die meßbaren Getriebeübersetzungsverhältnisse
aufgrund der mechanischen Konstruktion auf einen bestimmten Bereich beschränkt sind.
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Ein weiterer Versuch ist unternommen
worden, um die Meßsignale,
die von dem an dem Endlos-Riemenband angebrachten Dehnungsmesser
erzeugt werden, nach außen
zu führen,
wie es beispielsweise in "Behavior Analysis on CVT Belt" (Academic
Lecture Meeting Preprint 891, 1989-5) von Katsuya et al (Nihon Hatsujyo)
in "Spring Academic Lecture Meeting at Automobile Technical Society (1989)"
beschrieben ist, wobei jedoch das Problem vorliegt, daß die Betriebsbedingungen
auf extrem niedrige Geschwindig keiten begrenzt sind, was in der Schwierigkeit
der Signalübertragung
von dem Dehnungsmesser nach außen
begründet
ist.
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Ein weiterer Versuch bestand darin,
die von dem an dem Endlos-Riemenband angebrachten Dehnungsmesser
erzeugten Meßsignale
unter Verwendung eines Schleifrings nach außen zu leiten, um eine Zugkraft
des Riemenbandes zu detektieren, wie es beispielsweise in der Publikation
von Okawa et al (Toyota Jidosya) mit dem Titel "Load Stress Measurement
on CVT Steel Ring" in "Lecture Meeting Articles Vol. C at 69th Ordinary
Session in Japanese Machinery Society" beschrieben ist. Die letztgenannte Methode
ist mit dem Problem verknüpft,
daß Restriktionen
hinsichtlich der Antriebsbedingungen, wie etwa der Rotationsgeschwindigkeit,
bestehen, da die Signale mittels Drähten zwischen dem Riemenband und
dem Schleifring übertragen
werden.
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In dem Artikel "Maximum Stress Measurement
on CVT Steel Ring Using Acoustic Emission" von Ozawa et al (Fuji/Jyukogyo
Kabushiki Kaisya) in "Automobile Technical Society, 1987" ist ein
Meßverfahren
beschrieben, bei dem die akustische Emission Anwendung findet, welches
weniger restriktiv hinsichtlich der Antriebsbedingungen während der
Zeit der Messung ist.
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Dieses Verfahren hat jedoch den Nachteil, daß es nicht
für aufeinanderfolgende
Messungen von Spannungen unter verschiedenen Antriebsbedingungen
geeignet ist, wenngleich es dazu herangezogen werden kann, festzustellen,
ob die Spannung einen vorbestimmten Wert überschritten hat bzw. nicht überschritten
hat.
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Die
US 4,566,339 A zeigt eine Laschenkette, bestehend
aus einer Vielzahl metallischer Einzelglieder, wobei in einem dieser
einzelnen Glieder eine Aussparung bzw. Vertiefung enthalten ist,
in der sich der Dehnungsmesser zur Messung der auf das Zugmittel
wirkenden Kraft befindet. Die vom Dehnungsmesser erzeugten Signale
werden umgewandelt und in Form von Funksignalen an einen in der
Nähe des Zugmittels
befindlichen Empfänger
weitergeleitet, wobei alle zur Erzeugung und Übertragung dieser Funksignale
notwendigen Mittel unmittelbar auf einzelnen Gliedern des Zugmittels
aufgebracht und untereinander elektrisch verbunden sind.
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Metallische Keilriemen mit Haltebändern vom
Endlos-Riemen-Typ und einer Vielzahl von Metallblöcken, die
längs der
Bänder
gehalten sind, sowie einer antreibenden und einer angetriebenen
Riemenscheibe sind aus dem Stand der Technik, beispielsweise aus
der
EP 0 468 770 A2 bekannt;
jedoch ohne Kraftdetektion.
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In Anbetracht derartiger Probleme
liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Detektion
von auf einen metallischen Keilriemen wirkende Kräfte anzugeben,
während
der Keilriemen mit einer relativ hohen Drehgeschwindigkeit angetrieben
wird.
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Eine weitere Aufgabe der Erfindung
ist es, eine Vorrichtung zur Detektion von Kräften, die zwischen benachbarten
Metallblöcken
eines metallischen Keilriemens wirken, anzugeben, um die auf den
Keilriemen wirkende Kraft in einer Sequenz mit allen Übersetzungsverhältnissen
während
der Drehung zu detektieren, wobei ein Kontakt des Detektors mit
den Riemenscheiben sicher verhindert wird.
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Zur Lösung der oben genannten Probleme wird
erfindungsgemäß eine Vorrichtung
nach einem der Ansprüche
1 bis 7 vorgeschlagen. Wenigstens ein Metallblock einer Vielzahl
von einen metallischen Keilriemen bildenden Metallblöcken ist
derart ausgebildet, daß er
in einem seiner Teile eine Aussparung aufweist. Der Metallblock
umfaßt
einen an der Aussparung angebrachten Dehnungsmesser, der dazu vorgesehen
ist, eine auf den Metallblock ausgeübte externe Kraft zu detektieren,
so daß eine
auf den metallischen Keilriemen wirkende Kraft auf der Basis der externen
Kraft detektiert werden kann.
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In einem Detektionssystem nach der
Erfindung, welches einen metallischen Keilriemen mit einem darin
enthaltenen Metallblock mit Dehnungsmessern umfaßt, weist ein Teil der Vielzahl
von Metallblöcken
ein Fernmeßgerät, eine
Batterie für
den Betrieb des Fernmeßgerätes bzw.
eine Funkübertragungsantenne
auf, wobei diese Elemente an den betreffenden Metallblöcken angebracht
sind. Die Dehnungsmesser oder Dehnungsmeßstreifen sind über Signalleitungen
mit dem Fernmeßgerät, der Batterie und
der Funkübertra gungsantenne
verbunden. Das Detektionssystem umfaßt ferner einen in der Nähe des metallischen
Keilriemens positionierten Empfänger,
der dazu vorgesehen ist, Detektionswerte der Dehnungsmesser zu empfangen,
die in Form von Funksignalen von dem Fernmeßgerät mittels der Übertragungsantenne übertragen
werden, so daß eine
auf den Metallblock auszuübende
externe Kraft auf der Basis derartiger empfangener Detektionswerte
detektiert werden kann.
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In diesem Fall kann irgendein Metallblock
mit einem Widerstand versehen sein, um in Kombination mit den Dehnungsmessern
eine Wheatstone'sche Brücke
einzurichten. Der Widerstand für
die Wheatstone'sche Brücke
ist ebenfalls über
die Signalleitungen mit den Dehnungsmeßeinheiten und anderen Komponenten
verbunden.
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Unter Verwendung eines derart konfigurierten
Metallblocks ist es möglich,
ausschließlich
die externen Kräfte
für die
Detektion heranzuziehen, die in der Nähe der Ausnehmung eine Deformation
bewirken. Ungeachtet der verschiedenen Arten von auf den Metallblock
auszuübenden
externen Kräften kann
somit durch geeignete Wahl der Form der Ausnehmung und der Stelle,
an der die Ausnehmung zu formen ist, eine selektive und genaue Detektion
der betreffenden externen Kräfte
sichergestellt werden.
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Da Detektionswerte der Dehnungsmesser mit
Hilfe des Fernmeßgerätes oder
Telemeters und dergleichen an den Metallblöcken vorgesehenen Komponenten
in Form von Funksignalen zu dem Empfänger übertragen werden, kann eine
sukzessive und genaue Detektion einer Betriebskraft auch unter den
Umständen
realisiert werden, unter denen der metallische Keilriemen mit einer
relativ hohen Geschwindigkeit rotiert. Dieses Detektionssystem ist nicht
von der Steue rung der Übersetzungsverhältnisse
abhängig,
im Gegensatz zu dem konventionellen System, bei dem eine Riemenschiebe
als Sensor modifiziert ist. Hieraus ergeben sich weniger restriktive
Antriebsbedingungen während
der Zeit der Detektion, und es ist möglich, die externen Kräfte hinsichtlich
einer Vielfalt von Antriebsbedingungen zu messen.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand
von Ausführungsbeispielen
unter Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung einer Keilriemen-Antriebsübertragungseinrichtung, die
einen Betriebsbelastungsdetektor gemäß der Erfindung aufweist,
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2 eine
vergrößerte schematische
Teilansicht der Antriebsübertragungseinrichtung,
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3 eine
schematische Schnittansicht der Antriebsübertragungseinrichtung entsprechend
dem in 2 mit den Pfeilen
III-III gekennzeichneten Schnitt,
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4 eine
Vorderansicht eines für
die Detektion einer Betriebskraft in der Antriebsübertragungseinrichtung
verwendeten Metallblocks,
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5 ein
Erläuterungsdiagramm,
welches die Beziehung zwischen einer auf eine Sattelfläche des
Metallblocks ausgeübten
Druckkraft F und einer Spannung T von Gurtbändern zeigt,
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6 eine
Vorderansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels des zur Detektion
einer Betriebskraft in der Antriebsübertragungseinrichtung herangezogenen
Metallblocks,
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7A und 7B eine Vorderansicht bzw. eine Seitenansicht
eines weiteren Ausführungsbeispiels des
zur De tektion einer Betriebskraft in der Antriebsübertragungseinrichtung
verwendeten Metallblocks,
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8 eine
Vorderansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels des zur Detektion
einer Betriebskraft in der Antriebsübertragungseinrichtung herangezogenen
Metallblocks,
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9A und 9B eine Vorderansicht bzw. eine Seitenansicht
eines weiteren Ausführungsbeispiels des
zur Detektion einer Betriebskraft in der Antriebsübertragungseinrichtung
vorgesehenen Metallblocks,
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10 eine
Vorderansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels des zur Detektion
einer Betriebskraft in der Antriebsübertragungseinrichtung vorgesehenen
Metallblocks,
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11 eine
Schnittansicht des Metallblocks nach 10 mit
dem in 10 durch XI-XI
gekennzeichneten Schnitt und
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12 eine
Darstellung zur Illustration von drei Aspekten eines Druck aufnehmenden
Elementes zur Verwendung in dem Metallblock nach 10.
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1 zeigt
eine Antriebsübertragungseinrichtung
vom Metallkeilriementyp, die allgemein mit dem Bezugszeichen 1 gekennzeichnet
ist und einen Betriebskraftdetektor gemäß der vorliegenden Erfindung
aufweist. Die Kraftübertragungseinrichtung 1 umfaßt eine
antreibende Riemenscheibe 2, die mit einer Antriebswelle 2a gekoppelt
ist, eine angetriebene Riemenscheibe 4, die mit einer angetriebenen
Welle 4a gekoppelt ist, und einen metallischen Keilriemen 10,
der zwischen den beiden Riemenscheiben 2 und 4 läuft. Die
Weiten der Riemenscheibenrillen der Riemenscheiben 2 und 4 sind
steuerbar veränderlich. Durch
die Steuerung der Weiten der Riemenscheibenrillen können die
Windungsradien des metallischen Keilriemens 10 bezüglich der
Riemenscheiben 2 und 4 variiert werden, um da durch
das Untersetzungsverhältnis
(oder Geschwindigkeitsverhältnis) von
der Antriebswelle 2a zu der angetriebenen Welle 4a stufenlos
zu ändern.
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Die 2 und 3 zeigen eine vergrößerte Ansicht
des metallischen Keilriemens 10 bzw. eine Schnittansicht
desselben, mit einem Schnitt, wie er in 2 durch Pfeile III-III gekennzeichnet
ist. Wie aus diesen Figuren zu ersehen ist, umfaßt der metallische Keilriemen 10 ein
Paar linker und rechter metallischer Riemenbänder 15 oder Gurtbänder 15 nach Art
einer Endlosschleife und eine Vielzahl von metallischen Blöcken 20,
die entlang den Bändern 15 und an
den Bändern 15 angebracht
sind. Insoweit hat jeder der Metallblöcke 20 ein Paar seitlich
offener Bandausnehmungen 23, in denen die Gurtbänder 15 Seite
an Seite sequentiell angebracht sind. Die Gurtbänder 15 sind jeweils
aus einer Vielzahl von geschichteten, dünnen, metallischen Gurtbändern gebildet
(beispielsweise aus etwa 10 Bändern).
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Wie am besten aus 3 zu ersehen ist, hat jeder der Metallblöcke 20 abgeschrägte Seitenwände 22,
die dazu eingerichtet sind, an den Rillenflächen 2b und 4b der
Keilriemenscheiben 2 bzw. 4 anzuliegen. Vermöge dieser
Konstruktion führt
eine Änderung
der Rillenweiten der Keilriemenscheiben 2 und 4 zu
einer vertikalen Verschiebung des Keilriemens in der 3, was andererseits eine Änderung
der Windungsradien des Riemens zur Folge hat.
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In dem Getriebe oder der Antriebsübertragungseinrichtung 1 kann
eine auf die Gurtbänder 15 ausgeübte Spannung
des Metallriemens 10 während des
Betriebs gemessen werden. Hierzu sind mehrere Metallblöcke 30 der
Vielzahl von den den metallischen Keilriemen 10 bildenden
metallischen Blöcken 20,
wie in 4 gezeigt, ausgebildet
und sequentiell angeordnet, wobei der mittlere der metallischen
Blöcke 30 mit
Dehnungsmessern, insbesondere Dehnungsmeßstreifen, versehen ist, wie
nachstehend näher
erläutert.
Jeder der Metallblöcke 30 besteht aus
einem bearbeiteten Metallblock 20, der Aussparungen oder
Einschnitte 31 aufweist, die sich im wesentlichen parallel
zu der zur Aufnahme des Gurtbandes 15 eingerichteten Sattelfläche 21 erstrecken
(vgl. 3), um frei abstehende
Abschnitte 33 oder Auslegeabschnitte 33 unter
der Sattelfläche 21 vorzusehen,
wobei die Spitzen der frei abstehende Abschnitte 33 geringfügig zurückgeschnitten
sind, um Berührungen
mit den Seitenwänden
der Keilrillen der Riemenscheiben zu verhindern, und wobei die Sattelfläche 21 derart
geschnitten ist, daß sie
einen Vorsprung 32 aufweist.
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Wie gezeigt, ist an jeder der den
Aussparungen 31 zugewandten inneren Flächen der frei abstehenden Abschnitte 33 ein
Dehnungsmesser angebracht. Die Ausübung einer Druckkraft F durch
die Gurtbänder 15 auf
die Vorsprünge 32 führt dazu,
daß die
frei abstehenden Abschnitte 33 eine Deformation erfahren,
deren Stärke
mittels der Dehnungsmesser 35 detektiert wird, um die Druckkraft
F zu bestimmen. Es ist anzumerken, daß einige Metallblöcke auf
beiden Seiten des Metallblocks 30 mit den Dehnungsmessern 35 ebenfalls
der gleichen Bearbeitung zu unterziehen sind, da ohne Rücksicht
auf eine derartige Bearbeitung für
den einzelnen Metallblock 30 die Spannung bzw. Verformung
des frei abstehenden Abschnitts 33 durch die saitenartige
Spannung der Bänder 15 blockiert
werden kann, welche durch die Metallblöcke verursacht wird, die sich
vor und hinter dem Metallblock 30 mit den Dehnungsmessern 35 befinden.
Die Dehnungsmesser 35 sind mit Signalleitungen 55 verbunden,
die in einer in dem Metallblock 30 vorgesehenen relativ
flachen Kommunikationsnut 34 angeordnet sind, um von den
Dehnungsmessern 35 detektierte Werte über die Signalleitungen 55 abzunehmen.
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Nachstehend wird auf 1 Bezug genommen. Eine Reihe von den
den metallischen Keilriemen 10 bildenden Metallblöcken 20 weist
darauf angeordnet eine Funkübertragungsantenne 51,
eine Batterie 52, ein Telemeter oder Fernmeßgerät 53 bzw.
einen Wheatstone'schen Brückenwiderstand 54 auf,
wobei jedes dieser Elemente an den Signalleitungen 55 angeschlossen
ist. Detektionssignale, die von den Dehnungsmessern 35 an
dem Metallblock 30 stammen, werden über die Signalleitungen 55 zu dem
Wheatstone'schen Brückenwiderstand 54 übertragen,
um ein der Druckkraft F entsprechendes Signal von einer Brückenschaltung
zu erhalten, die aus den Dehnungsmessern 35 und dem Wheatstone'schen
Brückenwiderstand 54 gebildet
ist. Das so erhaltene Signal wird ferner über die Signalleitungen 55 zu
dem Fernmeßgerät 53 geleitet
und mittels der Funkübertragungsantenne 51 in
Form eines Funksignals ausgesendet. Die zu diesem Zeitpunkt erforderliche
Energie kann der Batterie 52 entnommen werden.
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In der Nähe der Antriebsübertragungseinrichtung 1 ist
ein Empfänger 60 vorgesehen,
der eine Empfangsantenne 61 aufweist, über die die von der Übertragungsantenne 51 ausgesendeten
Funksignale dem Empfänger 60 zugeführt werden.
Der Detektionswert des Dehnungsmessers 35 kann somit in dem
Empfänger 60 erfaßt werden,
um die Druckkraft F zu ermitteln. Durch eine derartige Anordnung
wird sichergestellt, daß der
metallische Keilriemen 10 im wesentlichen unter den gleichen
Bedingungen benutzt wird, wie sie bei gewöhnlichem Betrieb vorliegen.
Die Anordnung ermöglicht
ferner unter unterschiedlichen Antriebsbedingungen auszuführende aufeinanderfolgende
Messungen auf Echtzeitbasis.
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Es ist zu betonen, daß die Spannung
T der Gurtbänder 15 auf
der Grundlage der detektierten Druckkraft F bestimmt werden kann,
die von den Gurtbändern 15 auf
die Vorsprünge 32 des
Metallblocks 30 ausgeübt
wird, d.h. die Druckkraft F der Gurtbänder 15, die auf die
Sattelfläche 21 des
Metallblocks 20 auszuüben
ist, was nachstehend unter Bezugnahme auf 5 erläutert
ist.
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Es sei angenommen, daß F' eine
Einheitsdruckkraft pro Einheitswinkel (rad) auf die Sattelfläche 21 des
Metallblocks 20, dθ einen
von den Gurtbändern 15 einen
geschlossenen bzw. begrenzten Winkel und T und T+dt Spannungen bezeichnen,
die auf betreffende Seiten des Gurtbandes 15 im Bereich des
infinitesimalen Winkels ausgeübt
werden. Damit läßt sich
folgende Beziehung auf der Basis der Bilanz in radialer Richtung
aufstellen.
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(T + dT) • sin (d /2) + T•sin (d /2)
= 2F' dθ
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Da d einen infinitesimalen Wert repräsentiert, gilt
sin (d /2) = d /2 und dT•dθ = 0, was
T = 2F' ergibt.
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Mit der Bezeichnung D für eine Dicke
des Metallblocks 20 und R für einen Teilkreisradius des Gurtbandes 15 repräsentiert
R/D die Anzahl von Metallblöcken
pro Einheitswinkel. Bezüglich
der Druckkraft F, die auf die Sattelfläche 21 des Metallblocks 20 wirkt,
folgt:
F' = F•R/D
und
somit
T = 2F•R/D.
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Wie man aus dieser Gleichung ersehen kann,
ist die auf die Sattelfläche 21 auszuübende Druckkraft
F des Gurtbandes 15 proportional zu der Spannung T des
Gurtbandes 15. Die Spannung T kann daher durch Ermittlung
der Druckkraft F bestimmt werden.
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Wenngleich die obigen Erläuterungen
für den
Fall gemacht worden sind, daß mittels
der Einrichtung nach der Erfindung die auf die Sattelfläche ausgeübte Druckkraft
F und daher die Spannung T des Gurtbandes 15 bestimmt werden,
ist es ebenso möglich,
die anderen verschiedenen Betriebskräfte oder Arbeitskräfte zu detektieren,
indem man anstelle des Metallblocks 30 einen Block verwendet,
der, wie nachstehend beschrieben, gestaltet ist.
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Beispielsweise kann ein Metallblock 130,
wie er in 6 gezeigt
ist, herangezogen werden, um eine Druckkraft F1 zu messen, die auf
abgeschrägte Flächen oder
Keilflächen
auf beiden Seite des metallischen Blocks 130 wirken. Der
Metallblock 130 weist ein Paar länglicher, lochartiger Aussparungen 131 auf,
die sich jeweils längs
der seitlich abgeschrägten Flächen erstrecken.
Der Metallblock 130 weist ferner ein Paar Brückenabschnitte 132 auf,
die an den seitlich abgeschrägten
Flächen
vorgesehene Vorsprünge 133 haben.
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Eine derartige Gestaltung ermöglicht es,
daß die
Brückenabschnitte 132 nach
Maßgabe
der darauf auszuübenden
Druckkraft verformt werden. An den Flächen, die die Aussparungen 131 der
Brückenabschnitte 132 begrenzen,
ist ein Paar Dehnungsmesser 135 angebracht, mittels denen
eine Druckkraft F1 auf der Basis der Verformung der Brückenabschnitte 132 gemessen
werden kann, wenn letztere der Druckkraft F1 ausgesetzt sind.
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In 7 ist
ein Metallblock 230 dargestellt, der für die Messung einer vorwärts oder
rückwärts in der
Rotationsrichtung wirkenden Betriebskraft F2 bearbeitet oder gestaltet
ist, die auf die rechten und linken abgeschräg ten Flächen des Metallblocks auszuüben ist.
Der Metallblock 230 hat rechte und linke dünne Bereiche 231,
die dadurch gebildet worden sind, daß die Vorderseiten- und Rückseitenflächen zu
ihren Seitenrändern
hin abgeschrägt
geschnitten sind, wobei an jedem der dünnen Bereiche 231 vordere
und hintere Dehnungsmesser 235 vorgesehen sind. Die dünnen Bereiche 231 werden
unter der Einwirkung der Betriebskraft F2 in Vorwärtsrichtung
und Rückwärtsrichtung
belastet bzw. deformiert, und folglich können die Dehnungsmesser 235 zur
Messung der Betriebskraft F2 herangezogen werden.
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Vorzugsweise wird als Dehnungsmesser 235 ein
Vierer-Typ-Dehnungsmesser
herangezogen, um nur die Betriebskraft F2 unter Ausschluß der Druckkraft
F1 zu detektieren, da die dünnen
Bereiche 231 auch der Druckkraft F1 ausgesetzt sein können, die wie
auch die Druckkraft F2 auf die linken und rechten abgeschrägten Flächen wirken
kann.
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Mit Hilfe eines Metallblocks 330,
der so gestaltet bzw. bearbeitet ist, wie es die 8 zeigt, kann eine Betriebskraft F3 ermittelt
werden, die auf Keilflächen
oder abgeschrägte
Arbeitsflächen
des Metallblocks in radialer Richtung nach innen hin und nach außen hin
auszuüben
ist. Der Metallblock 330 weist ein Paar Aussparungen 331 auf,
die sich von der Mitte der rechten abgeschrägten Fläche bzw. der linken abgeschrägten Fläche nach
innen hin erstrecken und an ein Paar (radial nach innen verlaufender)
darunter liegender, abstehender Abschnitte 332 jeweils
angrenzen. An der oberen Fläche
und der unteren Fläche
von jedem abstehenden Abschnitt 332 ist ein Dehnungsmesser 335 angebracht.
Es ist zu beachten, daß der
Rand eines über
der Aussparung 331 liegenden Abschnitts 333 geringfügig zurückgeschnitten
ist, so daß er
nicht mit der inneren Fläche der
Riemenscheibe in Berührung
kommt.
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Bei dem Metallblock 330 kann
ausschließlich die
Spitze des abstehenden Abschnitts 332 mit der inneren Fläche der
Riemenscheibe in Berührung kommen.
Daraus folgt, daß der
abstehende Abschnitt 332 des Metallblocks 330 unter
dem Einfluß der
Betriebskraft F3 eine Deformation erfährt, wenn der Metallblock beispielsweise
infolge einer Änderung
der Windungsradien des metallischen Keilriemens 10, z.B.
zum Zeitpunkt der Änderung
des Übersetzungsverhältnisses
oder des Umschaltens, radial nach innen hin oder nach außen hin
verschoben wird. Die Betriebskraft F3 kann somit mittels des Dehnungsmessers 335 detektiert
werden.
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Auch in diesem Fall wird als Dehnungsmesser 335 vorzugsweise
eine Vierer-Typ-Dehnungsmeßanordnung
verwendet, so daß unter
Ausschluß der
Druckkraft F1 und dgl. nur die Betriebskraft F3 detektiert wird,
da der Auslegerabschnitt 332 unvermeidlich auch der auf
die rechten und linken abgeschrägten
Flächen
auszuübenden
Druckkraft F1 und dgl. ausgesetzt ist.
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Ein Metallblock 430, der
so konfiguriert ist, wie es 9 zeigt,
kann dazu herangezogen werden, eine in der Rotationsrichtung vorwärts oder rückwärts wirkende
Betriebskraft F4 zu detektieren, die mittels der Gurtbänder 15 auf
die Sattelfläche
des Metallblocks zu übertragen
ist.
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Der Metallblock 430 umfaßt ein Paar
rechter und linker dünner
Bereiche 431, die dadurch gebildet sind, daß die unterhalb
der Sattelfläche
liegenden vorderen und hinteren Oberflächen geschnitten bzw. zurückgeschnitten
sind, wobei an jedem der dünnen Bereiche 431 ein
vorderer und hinterer Dehnungsmesser 435 angebracht sind.
Die dünnen
Bereiche 431 werden der Betriebskraft F4 ausgesetzt, um
in Rückwärtsrichtung
und Vorwärtsrichtung
bela stet bzw. deformiert zu werden, so daß die Betriebskraft F4 mittels
der Dehnungsmesser 435 gemessen werden kann.
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Vorzugsweise wird als Dehnungsmesser 435 eine
Vierer-Typ-Dehnungsmeßanordnung
verwendet, um nur die Betriebskraft F4 unter Ausschluß der Druckkraft
F zu detektieren, da die dünnen
Bereiche 431 auch der Druckkraft F ausgesetzt sind, die
von oben her auf die Sattelfläche
auszuüben
ist.
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Schließlich wird auf die 10 Bezug genommen. Diese
zeigt einen Metallblock 530, der so gestaltet ist, daß er sich
zur Messung einer Druckkraft F5 (d.h. einer zwischen den benachbarten
Blöcken
wirkenden Druckkraft) eignet, die auf die Vorderseite und die Rückseite
des Metallblocks ausgeübt
wird. Der Metallblock 530 weist an seiner Vorderseite eine
im wesentlichen rechteckförmig
ausgearbeitete Aussparung 531 auf, deren (in 10 schraffiert gezeichnete)
Peripherie oder Außenfläche geringfügig eingeschnitten
ist. Der Metallblock 530 weist ferner ein Druck aufnehmendes
Element 53 auf, das – wie
in 12 gezeigt – gestaltet
ist und das in der Aussparung 531 angeordnet ist. Diese Konstruktion
verhindert, daß die
geringfügig
eingeschnittene oder zurückgeschnittene
Peripherie mit dem benachbarten Metallblock in Berührung gebracht
wird und gewährleistet,
daß nur
das Druck aufnehmende Element 533 an dem benachbarten Metallblock
anliegt bzw. an diesen anstößt.
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Das Druck aufnehmende Element 533 weist eine
Ausnehmung 533a und eine Nut 533b auf. Nach Anbringung
des Dehnungsmessers 535 in der Ausnehmung 533a wird
das Druck aufnehmende Element 533 – wie gezeigt – an der
rechteckförmigen Aussparung 531 befestigt,
wobei die Ausnehmung 533a nach innen hin gewandt ist. Die
Nut 533b nimmt eine mit dem Dehnungsmesser 535 verbundene
Signalleitung 55 auf.
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Bei diesem Metallblock 530 kann
die Druckkraft F5 von den vorn und hinten benachbarten Metallblöcken ausschließlich auf
das Druck aufnehmende Element 533 wirken, so daß die Druckkraft
F5 mittels des Dehnungsmeßstreifens 535 detektiert
werden kann.
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Wie oben beschrieben, ist erfindungsgemäß ein Teil
wenigstens einer Vielzahl von Metallblöcken, die einen metallischen
Keilriemen bilden, mit Aussparungen oder Einschnitten versehen,
woran Dehnungsmesser angebracht sind, um damit eine auf den Metallblock
ausgeübte
externe Kraft und eine auf der externen Kraft basierende Betriebskraft
zu detektieren. Durch entsprechende Wahl der Konfiguration der Aussparung
und der Stelle zur Formung der Aussparung kann somit eine selektive
und genaue Detektion verschiedener Betriebskräfte realisiert werden.
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Bei dem den metallischen Block oder
die metallischen Blöcke
mit den daran angebrachten Dehnungsmessern nach der Erfindung enthaltenden
metallischen Keilriemen sind ferner ein Fernmeßgerät oder Telemeter, eine Batterie
für den
Betrieb des Fernmeßgerätes und
eine Funkübertragungsantenne
an einigen Metallblöcken
respektive angebracht.
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Die Dehnungsmesser oder Dehnungsmeßstreifen
sind über
Signalleitungen mit dem Fernmeßgerät, der Batterie
und der Übertragungsantenne
verbunden. Ein in der Nähe
des metallischen Keilriemens vorgesehener Empfänger empfängt Detektionswerte der Dehnungsmesser,
die in Form von Funksignalen von dem Fernmeßgerät mittels der Übertragungsantenne übertragen
werden, so daß die auf
den Keilriemen wirkenden Kräfte
auf der Basis der detektierten Werte ermittelt werden können, wodurch
aufeinanderfolgende und genaue Messungen der Betriebskräfte bei
allen Übersetzungsverhältnissen
selbst unter den Umständen
möglich
sind, daß der
metallische Keilriemen mit einer relativ hohen Geschwindigkeit rotiert.
Dies hat zur Folge, daß die Antriebsbedingungen
während
der Zeit der Messung weniger restriktiv sind, und die Betriebskräfte können unter
verschiedenen Antriebsbedingungen gemessen werden.
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Abhängig von den herangezogenen
Dehnungsmessern kann ein Widerstand zur Bildung einer Wheatstone'schen
Brücke
an irgendeinem Metallblock angebracht sein.
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Gemäß einem Aspekt kann die Erfindung
wie folgt zusammengefaßt
werden:
Es wird ein Metallblock zur Detektion einer auf einen metallischen
Keilriemen wirkenden Kraft vorgeschlagen. Der metallische Keilriemen
umfaßt
Haltebänder vom
Endlos-Riemen-Typ
und eine Vielzahl von Metallblöcken,
die längs
der Haltebänder
gehalten sind. Der Keilriemen läuft
um eine antreibende Riemenscheibe und um eine angetriebene Riemenscheibe um.
Wenigstens ein Metallblock der Vielzahl von Metallblöcken umfaßt eine
Kerbe oder Aussparung in einem seiner Teile, und ein Dehnungsmeßstreifen
ist im Bereich der Aussparung an dem Metallblock angebracht. Der
Dehnungsmeßstreifen
ist dazu vorgesehen, eine auf den Metallblock ausgeübte externe Kraft
zu detektieren. Die auf den metallischen Keilriemen wirkende Kraft
wird auf der Basis der so detektierten externen Kraft detektiert.