DE69417220T2

DE69417220T2 - Riemenspanner mit Schwingungsdämpfung

Info

Publication number: DE69417220T2
Application number: DE69417220T
Authority: DE
Inventors: Hirofumi C/O Bando Chemical Ind. Ltd. Miyata
Original assignee: Bando Chemical Industries Ltd
Current assignee: Bando Chemical Industries Ltd
Priority date: 1994-06-14
Filing date: 1994-11-28
Publication date: 1999-09-02
Anticipated expiration: 2014-11-29
Also published as: KR960001555A; HK1010749A1; EP0687835A3; EP0687835A2; EP0687835B1; CA2136667C; DE69417220D1; US5540627A; CA2136667A1

Description

Hintergrund der Erfindung

Die Erfindung betrifft einen automatischen Spanner zum Spannen eines Synchronriemens, eines Antriebsriemens für ein Nebenaggregat eines Fahrzeugmotors oder etwas ähnlichem, wobei bei dem Antriebsriemen die Riemengegenkraft als externe Kraft gedämpft wird, und insbesondere Maßnahmen zum Vereinfachen eines Dämpfungsmechanismus.
Herkömmlich wurde für solch einen automatischen Spanner im allgemeinen ein automatischer Spanner verwendet, der einen in dem offengelegten japanischen Gebrauchsmuster Nr. 4-66448 gezeigten Dämpfungsmechanismus verwendet. Dieser automatische Spanner besteht im wesentlichen aus: einem hydraulischen Dämpfungsmechanismus, der eine nach vorne und nach hinten bewegbare Kolbenstange aufweist; und einem Rotationsbauteil, das eine Spannriemenscheibe zum Drücken eines Riemens aufweist und die Betriebsrichtung der Kolbenstange um z. B. 90º ändert.
Der Dämpfungsmechanismus weist auf: einen mit Betriebsöl gefüllten Zylinderkörper; einen hin- und herbewegbar in den Zylinderkörper eingesteckten Kolben, der das Innere des Zylinderkörper in einen ersten Ölraum und einen zweiten Ölraum aufteilt; eine durch die Endwand des Zylinders auf der Seite des ersten Ölraums hindurch verlaufende Kolbenstange, die an ihrem inneren Ende mit dem Kolben verbunden ist, so daß sich diese zusammen mit dem Kolben bewegt; und eine Druckspiralfeder, die kontrahiert in den zweiten Ölraum eingesetzt ist, um den Kolben in Richtung zur Seite des ersten Ölraums hin zu drücken, so daß der Zylinder verlängert wird. Ein Verbindungsgang zum Herstellen einer Verbindung zwischen dem ersten Ölraum und dem zweiten Ölraum ist in dem Kolben und dem Zylinder bereitgestellt. In einem Bereich des Verbindungsgangs auf der Seite des Kolbens ist ein Absperrventil vorgesehen.
Das Absperrventil schließt den Verbindungsgang, um die Bewegung des Kolbens zu beschränken, wenn sich der Kolben entgegen der Richtung bewegt, in die die Druckspiralfeder aufgrund der externen Kraft in Herausziehrichtung des Zylinders drückt, so daß das Betriebsöl des zweiten Ölraums in den ersten Ölraum fließen kann. Auf der anderen Seite öffnet das Absperrventil den Verbindungsgang, um die Bewegung des Kolbens zu ermöglichen, wenn sich der Kolben in die Richtung bewegt, in die die Druckspiralfeder beim Ausdehnen des Zylinders drückt, so daß das Betriebsöl des ersten Ölraums in den zweiten Ölraum fließen kann. Ferner beschränkt, wenn die Riemengegenkraft gegen den Druck der Spannriemenscheibe den Kolben gegen die Richtung drückt, in die die Druckspiralfeder drückt, so daß die externe Kraft in Richtung des Herausziehens des Zylinders auf das Ende der Kolbenstange wirkt, das Absperrventil die Bewegung des Kolbens, wodurch die Riemengegenkraft von dem Rotationsbauteil gedämpft wird.
Da der oben beschriebene hydraulische automatische Spanner jedoch die folgenden Probleme erzeugt, ist es gewünscht, diese Probleme zu lösen.
(1) Aufgrund der Verwendung des Fließwiderstandes des Betriebsöls erfordert der oben beschriebene automatische Spanner sehr gute Abdichtungseigenschaften, wodurch die Struktur kompliziert wird. Dies führt zu einem Anstieg der Anzahl der Bauteile und zu einem großen Aufwand an Zeit und großer Bemühungen beim Zusammenbau. Dementsprechend ist es schwierig, die Kosten zu verringern.
(2) Im Falle des Einwirkens einer übermäßigen Riemengegenkraft, steigt der Druck des Betriebsöls proportional zur Gegenkraft an, so daß der Dämpfungsmechanismus aufgrund eines hohen Drucks beschädigt werden kann.
(3) Da die Dämpfungseigenschaften von dem Durchgangswiderstand des Verbindungsdurchgangs, dem Absperrventil und ähnlichem bestimmt werden, sind die Dämpfungseigenschaften des Dämpfungsmechanismus voreingestellt. Dementsprechend ist es schwierig, die eingestellten Dämpfungseigenschaften zu ändern und zu justieren. Um die Dämpfungseigenschaften zu ändern, muß der gesamte Dämpfungsmechanismus ausgetauscht werden.
(4) Die Viskositätseigenschaften des Betriebsöls, die einen Einfluß auf die Dämpfungseigenschaften haben, werden stark von der Temperatur beeinflußt. Zum Beipiel steigt der Fließwiderstand des Betriebsöls bei geringeren Temperaturen als normaler Temperatur an, so daß die Dämpfungskraft ihren eingestellten Wert übersteigt.
(5) Da der Dämpfungsmechanismus in Längsrichtung wirkt, steht in dem Fall, in dem die Spannriemenscheibe direkt am Ende der Kolbenstange angebracht ist, um auf den Riemen zu drücken, das Basisende des Dämpfungsmechanismus seitlich vom Motor weg. Deshalb muß der Dämpfungsmechanismus entlang der Laufrichtung des Riemens angeordnet werden, wodurch noch ein Drehelement zum Ändern der Betriebsrichtung der Kolbenstange erforderlich ist. Dies verhindert Kompaktheit und Gewichtsverringerung des automatischen Spanners.
(6) Aus dem gleichen Grund, wie in obigem Punkt (5), müssen die beiden Bauteile des Dämpfungsmechanismus und das Bauteil zum Ändern der Betriebsrichtung der Kolbenstange an dem Motor angeordnet werden. Dies kostet viel Zeit und große Mühe beim Zusammenbau.
Aus der EP 0387135 ist auch ein automatischer Spanner bekannt, der eine Spannriemenscheibe zum Spannen eines Übertragungsriemens, ein mit der Spannriemenscheibe verbundenes Riemenscheibenelement, um das Riemenscheibenelement herum gewundene Reibungsmittel sowie Dämpfungsmittel aufweist.
Die Erfindung wurde in. Anbetracht der oben beschriebenen Probleme gemacht. Es ist eine Hauptaufgabe der Erfindung, unter Verwendung von Riemenscheibenelementen und einem Reibungselement, wie einem herumgewundenen Riemen, einen einfachen Zusammenbau bei geringer Anzahl von Bauteilen zu erzielen, um die Kosten zu verringern, um somit eine ausfallsfreie Funktion auch bei übermäßiger externer Kraft bereitzustellen, um ein einfaches Einstellen der Dämpfungseigenschaften und eine Verringerung der temperaturabhängigen Dämpfungseigenschaften sowie ein einfaches Anbringen an den Motor zu erreichen, während die Größe verringert wird.
Um die oben genannte Aufgabe zu lösen, verwendet die Erfindung die Tatsache, daß die Haftung zwischen einem Riemenscheibenbauteil und einem um das Riemenscheibenbauteil herum gewundenen Reibungsbauteil verändert wird, wenn die Spannung des um das Riemenscheibenbauteil herumgewundenen Reibungsbauteils zwischen beiden Enden verändert wird. Das heißt, daß erfindungsgemäß durch Veränderung der einer externen, zu dämpfenden Kraft entsprechenden Haftung, eine der externen Kraft entsprechende Dämpfungskraft erzielt wird. Somit wird die Anzahl der Bauteile verringert und der Zusammenbau wird erleichtert, wodurch eine Kostenverringerung erzielt wird. Ferner werden durch Abmildern einer übermäßigen externen Kraft mithilfe eines Schlupfes zwischen dem Riemenscheibenbauteil und dem Reibungsbauteil und durch Justieren der Spannungsveränderungsrate der Enden die Dämpfungseigenschaften einfach eingestellt. Ferner wird, da kein Betriebsöl verwendet wird, die Temperaturabhängigkeit verringert, und der Anbau an den Motor wird vereinfacht, während die Größe verringert ist.
Dementsprechend wird erfindungsgemäß ein automatischer Spanner zum übertragen einer Kraft an einen Kraftübertragungsriemen (9, 19) und zum Dämpfen jeglicher Gegenkraft vom Kraftübertragungsriemen (9, 19) bereitgestellt, wobei der automatische Spanner gekennzeichnet ist durch:
ein festes Bauteil (1, 11), das an einem festen Seitenträger (6, 16) befestigt ist und eine im wesentlichen bogenförmige Reibungsoberfläche (1a, 11f) an seinem äußeren Rand aufweist;
ein schwenkbares Bauteil (3, 13), das von dem festen Bauteil (1, 11) drehbar gehalten wird;
eine Spannriemenscheibe (8, 18), die um eine Achse drehbar ist, die parallel zur Schwenkachse des schwenkbaren Bauteils (3,13) verläuft und an ihrem äußeren Rand den Kraftübertragungsriemen (9, 19) berührt;
ein elastisches Bauteil (7,17) zum Erzwingen einer Drehung des schwenkbaren Bauteils (3, 13) in eine solche Richtung, daß die Spannriemenscheibe (8, 18) eine Kraft auf den Kraftübertragungsriemen (9, 19) überträgt;
ein Spannungsumwandlungsbauteil (2, 12), das eine im wesentlichen bogenförmige Reibungsoberfläche (2b, 12d) aufweist und von dem schwenkbaren Bauteil (3, 13) um eine versetzte Schwenkachse (o3) drehbar gehalten wird, die vom Mittelpunkt (o2) des Bogens der Reibungsoberfläche (2b, 12d) im Abstand angeordnet ist;
ein Reibungsbauteil (4, 14), das zwischen der Reibungsoberfläche (1a, 11f) des fixierten Bauteils (1, 11) und der Reibungsoberfläche (2b, 12d) des Spannungsumwandlungsbauteils (2, 12) verläuft, und
ein Drückbauteil (5, 15) zum Erzwingen einer Schwenkbewegung des Spannungsumwandlungsbauteils (2, 12) nach außen um dessen versetzte Schwenkachse (o3) herum, so daß eine anfängliche Spannung an das Reibungsbauteil (4, 14) angelegt wird;
wobei die versetzte Schwenkachse (o3) des Spannungsumwandlungsbauteils (2, 12) an einem Punkt angeordnet ist, der in der gleichen Richtung versetzt ist, wie die Drückrichtung des elastischen Bauteils (7, 17) relativ zu einer Linie (L1, t2), die den Mittelpunkt (o1) des Bogens der Reibungsoberfläche (1a, 11f) des fixierten Bauteils (1, 11) und den Mittelpunkt (o2) des Bogens der Reibungsoberfläche (2b, 12d) des Spannungsumwandlungsbauteils (2, 12) miteinander verbindet.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Die beigefügten Zeichnungen zeigen bevorzugte Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen automatischen Spanners.
Fig. 1 bis 13 zeigen eine erste Ausführungsform: Fig. 1 ist eine Vorderansicht, die einen automatischen Spanner zeigt; Fig. 2 ist eine Rückansicht des automatischen Spanners; Fig. 3 ist ein Schnitt entlang der Linie III-III aus Fig. 1; Fig. 4 ist ein Diagramm, das Fig. 3 mit einem modifizierten Riemen entspricht; Fig. 5 ist ein Diagramm, das Fig. 1 entsprechend einer ersten Modifizierung entspricht; Fig. 6 ist ein Diagramm, das Fig. 3 gemäß der ersten Modifizierung entspricht; Fig. 7 ist ein Diagramm, das Fig. 3 gemäß der ersten Modifizierung entspricht; Fig. 8 ist eine perspektivische Ansicht einer bewegbaren Riemenscheibe gemäß einer zweiten Modifizierung; Fig. 9 ist ein Diagramm entsprechend Fig. 1 gemäß der zweiten Modifizierung; Fig. 10 ist ein Diagramm entsprechend Fig. 2 in der zweiten Modifizierung; Fig. 11 ist ein Diagramm entsprechend Fig. 3 in der zweiten Modifizierung; Fig. 12 ist ein Diagramm, das den Schwerpunkt der bewegbaren Riemenscheibe gemäß der zweiten Modifizierung zeigt; und Fig. 13 ist ein Diagramm, das den Schwerpunkt der bewegbaren Riemenscheiben anderer Typen zum Vergleich zeigt.
Fig. 14 bis 21 zeigen eine zweite Ausführungsform: Fig. 14 ist eine Vorderansicht, die einen automatischen Spanner zeigt; Fig. 15 ist ein Schnitt entlang der Linie XV-XV aus Fig. 14; Fig. 16 ist ein Schnitt entlang der Linie XVI-XVI aus Fig. 14; Fig. 17 ist eine perspektivische Explosionsdarstellung des automatischen Spanners; Fig. 18 ist eine perspektivische Ansicht eines Spannungsumwandlungsbauteils; Fig. 19 ist ein Diagramm, das Fig. 14 gemäß einer zweiten Modifizierung entspricht; Fig. 20 ist ein Diagramm, das Fig. 15 gemäß der zweiten Modifizierung entspricht; und Fig. 21 ist ein Diagramm das Fig. 18 in der zweiten Modifizierung entspricht.
Fig. 22 bis 24 zeigen eine dritte Ausführungsform: Fig. 22 ist eine Vorderansicht eines automatischen Spanners; Fig. 23 ist ein Schnitt entlang der Linie XXII-XXII aus Fig. 22 und Fig. 24 ist eine Rückansicht, die den automatischen Spanner zeigt.
Fig. 25 bis 27 zeigen eine vierte Ausführungsform: Fig. 25 ist eine Vorderansicht, die einen automatischen Spanner zeigt; Fig. 26 ist ein Schnitt entlang der Linie XXVI-XXVI aus Fig. 25 und Fig. 27 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Preßmechanismusbereich zeigt.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen

(Erste Ausführungsform)

Im folgenden wird die Anwendung eines erfindungsgemäßen automatischen Spanners beschrieben, d. h. eines automatischen Spanners, der derart zusammengesetzt ist, daß eine eingestellte Spannung an einen V-Riemen übertragen wird, um Nebenaggregate eines Fahrzeugmotors anzutreiben und automatisch die Dämpfungskraft im Spannungseinstellbetrieb entsprechend der Veränderung der Spannung zu verändern.
Aus den Fig. 1 bis 3 ist die gesamte Struktur eines automatischen Spanners gemäß dieser Ausführungsform gezeigt; Fig. 1 ist eine Zeichnung, die die Vorderseite des automatischen Spanners (Seite an der der automatische Spanner nicht dem Motorblock 6 gegenüberliegt) zeigt; Fig. 2 ist eine Zeichnung, die eine Rückseite des automatischen Spanners (Seite auf der der automatische Spanner dem Motorblock 6 gegenüberliegt) zeigt; und Fig. 3 ist ein Schnitt entlang der Linie III-III aus Fig. 1, wobei die linke Seite eine Vorderseite und die rechte Seite eine Hinterseite zeigt.
Wie in den oben genannten Figuren gezeigt, weist dieser automatische Spanner auf: eine feste Riemenscheibe 1, die an dem Motorblock 6 des Fahrzeugmotors befestigt ist und aus einem Metall hergestellt ist, wie einer Aluminiumlegierung; ein metallisches Hebelbauteil 3, das an der fixierten Riemenscheibe 1 um ihre Mittenachse O1 drehbar befestigt ist; eine Torsionsspiralfeder 7 als elastisches Bauteil, das zusammengedrückt zwischen der festen Riemenscheibe 1 und dem Hebelelement 3 angeordnet ist, um eine Drehung des Hebelbauteils 3 im Uhrzeigersinn in Fig. 1 relativ zur fixierten Riemenscheibe 1 zu erzwingen; eine metallische bewegbare Riemenscheibe 2, die an dem Hebelbauteil 3 um eine Drehachse O3 (versetzte Drehachse) drehbar befestigt ist; einen Rippenriemen 4, der zwischen der festen Riemenscheibe 1 und der drehbaren Riemenscheibe 3 verläuft; und eine Spannriemenscheibe 8, die mit dem Hebelbauteil 3 um eine Drehachse O2 drehbar verbunden ist, um eine eingestellte Spannung an einen V-Riemen 9 zum Antreiben eines Nebenaggregats des Motors zu übertragen. Im folgenden werden die oben beschriebenen Bauteile detailliert beschrieben.
Die feste Riemenscheibe 1 weist eine Becherform, so daß ihre Vorderseite (linke Seite in Fig. 3) offen ist, und in ihrem Inneren einen zylindrischen Haltebereich 1b auf, der sich auf der Vorderseite entlang der Mittelachse O1 vom Mittelpunkt der Bodenwand erstreckt. Auf einer Reibungsoberfläche 1a, die am Außenrand der festen Riemenscheibe 1 angeordnet ist, sind V- Nuten 1c, in die die Rippen des Rippenriemens 4 eingreifen können, in äußerer Richtung entlang des Randbereichs der festen Riemenscheibe 1 ausgebildet. In der Nähe des Bodens auf einer inneren Randfläche der festen Riemenscheibe 1 ist eine Federendhalteausnehmung 1d derart ausgebildet, daß diese in radialer Richtung der festen Riemenscheibe 1 nach außen gekrümmt ist.
Das Hebelbauelement 3 weist auf: ein Hebelhauptteil 3f, das wie eine flache Platte geformt ist; ein säulenförmiges Drehachsenteil 3a, das von einem Ende, das der festen Riemenscheibe 1 auf der Rückseite des Hebelhauptteils 3f (unteres Ende in Fig. 3) gegenüberliegt, zum Haltebereich 1b der festen Riemenscheibe 1 verläuft und mit dem Haltebereich 1b mittels Auflagerungen B1 verbunden ist; ein erstes Wellenteil 3d, das als Drehachse der bewegbaren Riemenscheibe 2 dient und vom anderen, der bewegbaren Riemenscheibe 2 auf der Rückseite des Hebelhauptteils 3f (oberes Ende in Fig. 3) gegenüberliegenden Ende hervorsteht; und ein zweites Wellenteil 3g, das als Drehachse der Spannriemenscheibe 8 dient und von der ersten Vorderseite des Hebelhauptteils 3f hervorsteht. Eine Bolzenausnehmung 3h ist in der Mitte des zweiten Wellenteils 3g ausgebildet. Ferner ist auf der Rückseite des Hebelhauptteils 3f des Hebelbauelements 3 eine Federanfangshalteausnehmung 3i gegenüber dem Inneren der festen Riemenscheibe 1 derart ausgebildet, daß diese auf der Vorderseite eingebogen ist.
Die Torsionsspiralfeder 7 ist von vorne gesehen von dem hinteren Ende 7a zum vorderen Ende 7b in linkshändig verlaufenden Windungen ausgebildet und zusammengedrückt derart eingesetzt, daß das hintere Ende 7a, das sich hinten befindet, in die Federendhalteausnehmung 1d der festen Riemenscheibe 1 eingepaßt ist und das Vorderende 7b, das sich vorne befindet, in die Federanfangshalteausnehmung 31 des Hebelbauteils 3 eingepaßt ist, wodurch das Hebelbauteil 3 gezwungen wird, in eine eingestellte Richtung zu drehen (im Uhrzeigersinn in Fig. 1) relativ zu der festen Riemenscheibe 1.
Die Spannriemenscheibe 8 ist drehbar mit dem zweiten Wellenteil 3g des Hebelbauteils 3 mittels einer Auflagerung B2 verbunden und vor einem Ablösen geschützt, indem ein Bolzen 10 in das zweite Wellenteil 3g eingeschraubt ist. Der V-Riemen 9 zum Antreiben eines Nebenaggregats eines Kraftfahrzeugmotors ist um die Riemenscheibe 8 herumgewunden, wie mit gestrichelten Linien in den Fig. 1 und 2 gezeigt. Die Spannriemenscheibe 8 drückt den V-Riemen 9 durch Empfangen der oben genannten Kraft der Torsionsspiralfeder 7, wodurch die eingestellte Spannung an den V-Riemen 9 übertragen wird.
Die bewegbare Riemenscheibe 2 ist an ihrem äußeren Rand, der der festen Riemenscheibe 1 gegenüberliegt, eingeschnitten, und weist am äußeren Rand eine bogenförmige Reibungsfläche 2b und eine flache Federkontaktfläche 2c auf. Ferner ist die bewegbare Riemenscheibe 2 drehbar mit dem ersten Wellenteil 3d des Hebelbauelements 3 verbunden und in einer derartigen Position angeordnet, in der die bewegbare Riemenscheibe 2 Störungen durch die feste Riemenscheibe 1 vermeidet und von der festen Riemenscheibe 1 in einem vorbestimmten Abstand angeordnet ist.
Ferner ist ein Merkmal der bewegbaren Riemenscheibe 2, daß die Drehachse O3 in horizontaler Richtung in Fig. 1 nach rechts um einen vorbestimmten Wert t1 relativ zur Mitte O2 des Bogens der gebogenen Reibungsoberfläche 2b versetzt ist. Genauer gesagt ist die Mitte O2 des Bogens der Reibungsoberfläche 2b an einem Ort gegenüber der Drehachse des Spannriemenscheibe 8 angeordnet, d. h. der Mitte O2 des zweiten Wellenteils 3g, während die versetzte Achse O3 der bewegbaren Riemenscheibe 2, d. h. die Mitte einer Öffnung 2a, die mit dem ersten Wellenteil 3b verbunden ist, an einem Ort angeordnet ist, der in horizontaler Richtung nach rechts in Fig. 1 um einen Wert t1 relativ zur Mitte O2 des Bogens versetzt ist. Dementsprechend wird, wenn die bewegbare Riemenscheibe 2 sich entgegen dem Uhrzeigersinn um die versetzte Achse O3 in Fig. 1 dreht der Abstand t2 zwischen der Mitte O2 der bewegbaren Riemenscheibe 2 und der Mitte O1 der festen Riemenscheibe 1 vergrößert. Im Gegensatz dazu wird, wenn die bewegbare Riemenscheibe 2 sich im Uhrzeigersinn in Fig. 1 dreht, der Abstand t2 zwischen der Mitte O2 der bewegbaren Riemenscheibe 2 und der Mitte O1 der festen Riemenscheibe 1 vergrößert. Wie bei der festen Riemenscheibe 1, sind auf der Reibungsoberfläche 2b der bewegbaren Riemenscheibe 2 V-Nuten 2b, in die die Rippen des Rippenriemens 4 eingreifen, am Rand über eine Umfangsfläche der bewegbaren Riemenscheibe 2 ausgebildet.
Der Rippenriemen 4 ist sowohl über die Reibungsoberflächen 1a, 2b der festen bzw. der drehbaren Riemenscheibe 1, 2 gewunden. Der Kontaktbereich des Riemens 4 mit der festen Riemenscheibe 1 ist in der unteren Hälfte der Reibungsoberfläche 1a der festen Riemenscheibe 1 vorgesehen, während der Kontaktbereich des Riemens 4 mit der bewegbaren Riemenscheibe 2 in der oberen Hälfte der Reibungsoberfläche 2b der bewegbaren Riemenscheibe 2 vorgesehen ist.
Zwischen dem Hebelbauelement 3 und der bewegbaren Riemenscheibe 2 ist eine Anfangsspannungsfeder 5 als Drückbauelement vorgesehen, um eine vorbestimmte Anfangsspannung an den Rippenriemen 4 anzulegen. Genauer gesagt ist zwischen der festen Riemenscheibe 1 und der bewegbaren Riemenscheibe 2 auf der Rückseite des Hebelbauelements 3 die Anfangsspannungsfeder 5, die aus einer Torsionsspiralfeder besteht, zusammengedrückt derart angeordnet, daß eines ihrer Enden in einen Stift 3e mit einem geringen Durchmesser eingehängt ist, wobei der Stift an einem Ort hervorsteht, der einer Versetzungsrichtung der versetzten Achse O3 der bewegbaren Riemenscheibe 2 relativ zu einer geraden Linie L1 gegenüberliegt, die die Mitten O1, O2 der Riemenscheiben 1, 2 verbindet, und wobei das andere Ende die Federkontakfläche 2c der bewegbaren Riemenscheibe 2 berührt. Somit wirkt die Kraft der Anfangsspannungsfeder 5 als Kraft, die die bewegbare Riemenscheibe 2 in Fig. 1 im Uhrzeigersinn um die versetzte Achse O3 dreht. Mit anderen Worten legt die Anfangsspannungsfeder 5 die vorbestimmte Spannung an den Rippenriemen 4 mittels ihrer Kraft an, die eine Drehung in eine derartige Richtung erzwingt, daß der Abstand t2 zwischen den Mittelpunkten O1, O2 der festen bzw. der bewegbaren Riemenscheibe 1, 2 schrittweise vergrößert wird, so daß die eingestellte Spannung als anfängliche Spannung in einem Zustand erhalten wird, in dem keine externe Kraft auf den Rippenriemen 4 wirkt.
Als nächstes wird ein Betrieb des automatischen Spanners mit der oben beschriebenen Struktur beschrieben. Hier wird bezüglich des um die Riemenscheiben 1, 2 herumgewundenen Riemens 4 angenommen, daß die Spannung des rechten Endes in Fig. 1 T1 ist, und die Spannung des linken Endes in Fig. 1 T2 ist.
Da auf das Hebelbauelement 3 die Kraft A wirkt, die, wie aus Fig. 1 ersichtlich, aufgrund der Kraft der Torsionsspiralfeder 7 im Uhrzeigerrichtung wirkt, dreht sich die Spannriemenscheibe 8, über die der V-Riemen 9 gewunden ist, entsprechend der Bewegung des V-Riemens 9, während die Drückkraft auf den V- Riemen 9 einwirkt. Dann werden von diesem Zustand an Nebenaggregate, wie eine Klimaanlage (nicht gezeigt) derart betrieben, daß zum Antreiben der Nebenaggregate eine Last auf die Riemenscheiben angelegt wird, um die der V-Riemen 9 herumgewunden ist. Im Fall, daß Schlupf im Kontaktbereich des V-Riemens 9 mit der Spannriemenscheibe 8 erzeugt wird, wird das Hebelbauelement 3 in Fig. 1 aufgrund der Kraft der Torsionsspiralfeder 7 im Uhrzeigersinn gedreht, um den Schlupf zu kompensieren. Bei der Drehung des Hebelbauelements 3 kann, da die feste Riemenscheibe 1 sich nicht drehen kann, die Spannung T2 der linken Seite proportional zur Kraft der Torsionsspiralfeder 7 vergrößert werden. Eine Vergrößerung der Spannung T2 wird jedoch durch eine Drehung entgegen dem Uhrzeigersinn der drehbaren Riemenscheibe 2 um die versetzte Achse O3 kompensiert. Genauer gesagt dreht sich die drehbare Riemenscheibe 2 in eine solche Richtung, daß der Abstand t2 zwischen den Mittelpunkten O1, O2 der festen Riemenscheibe 1 bzw. der drehbaren Riemenscheibe 2 verringert wird, so daß die Spannung des Riemens 4 nicht vergrößert wird. Somit berühren der Riemen 4 und die Riemenscheiben 1 bzw. 2 einander nur aufgrund der anfänglichen Spannung, die von der Anfangsspannungsfeder 5 erzeugt wird, und der Abstand t2 wird verringert, so daß Schlupf zwischen wenigstens einer der Riemenscheiben 1, 2 und dem Riemen 4 erzeugt wird, wodurch die Drehung des Hebelbauelementes 3 im Uhrzeigersinn ermöglicht wird. Das heißt, daß das Hebelbauelement 3 zu der Position dreht, in der die Spannung des V-Riemens 9 proportional zur Kraft der Torsionsspiralfeder 7 ist, so daß die Spannriemenscheibe 3 den V-Riemen 9 drückt, um den Schlupf zu kompensieren. Daher wird die Spannung des V-Riemens 9 zu jedem Zeitpunkt auf einem stabilen Wert gehalten, selbst in dem Fall, in dem solch ein Schlupf erzeugt wird. Dies stabilisiert den Antrieb der Nebenaggregate. Dementsprechend kann gemäß dieser Ausführungsform des automatischen Spanners eine Spannung, mit der der Betrieb des V-Riemens 9 aufrechterhalten werden kann, sofort erzeugt werden, ohne daß wesentliche Dämpfungskräfte in der Drehrichtung des Hebelbauelementes 3 erzeugt werden, wobei diese Richtung in solch einem Fall erforderlich ist, wenn an dem V-Riemen 9 Schlupf erzeugt wird.
Auf der anderen Seite werden, wenn die Nebenaggregate in oben genanntem Zustand deaktiviert werden, die Lasten zum Antreiben der Nebenaggregate auf die Riemenscheiben, um die der V-Riemen 9 herumgewunden ist, entfernt, so daß die Spannung im Kontaktbereich des V-Riemens 9 mit der Spannriemenscheibe 8 vergrößert werden kann. In solch einem Fall wirkt eine große Kraft B, die der Kraft der Torsionsspiralfeder 7 entgegensteht, über die Spannriemenscheibe 8 derart, daß das Hebelbauelement 3 in Fig. 1 entgegen dem Uhrzeigersinn dreht. In diesem Fall wird, da sich die feste Riemenscheibe 1 nicht drehen kann, die Spannung T1 der rechten Seite proportional zur Längung des V- Riemens 9 vergrößert. Eine Vergrößerung der Spannung T1 wirkt als Drehkraft, die zu einer Drehung der bewegbaren Riemenscheibe 2 im Uhrzeigersinn um die versetzte Achse O3 herum wirkt. Da solch eine Drehkraft jedoch in eine derartige Richtung wirkt, daß der Abstand t2 zwischen dem Mittelpunkt O1, O2 der festen Riemenscheibe 1 bzw. der drehbaren Riemenscheibe 2 schrittweise vergrößert wird, kann sich die bewegbare Riemenscheibe 2 nicht drehen, bis eine Verlängerung des Riemens 4 auftritt. Somit vergrößert die Drehkraft die Spannung T2 der linken Seite. Mit anderen Worten wird aufgrund des Anstiegs der Spannung T1 die Drehkraft, die an die bewegbare Riemenscheibe 2 angelegt werden soll, in die Spannung T2 umgewandelt.
Auf diese Weise wird, da die Spannung T2 ebenfalls um ein vorbestimmtes Maß proportional zum Anstieg der Spannung T1 vergrößert wird, die Spannung des Riemens 4 insgesamt vergrößert, so daß die Angriffskraft des Riemens 4 auf die jeweilige Riemenscheibe 1, 2 vergrößert wird, wodurch eine gute Haftung zwischen dem Riemen 4 und den jeweiligen Riemenscheiben 1, 2 erzeugt wird. Somit wird unter Berücksichtigung der Kraft B eine große Dämpfungskraft (auch Drehgegenkraft) erzeugt, die auf das Hebelbauelement 3 von dem V-Riemen 9 wirkt, so daß die Drehung des Hebelbauelementes 3 entgegen dem Uhrzeigersinn verhindert wird, bis Schlupf zwischen dem Riemen 4 und wenigstens einer der Riemenscheiben 1, 2 erzeugt wird.
Ferner wirkt, begleitend zur Erzeugung der oben genannten hohen Haftung, eine Wellenlast (Fig. 1) auf die versetzte Achse O3 der bewegbaren Riemenscheibe 2. Die Wellenlast resultiert aus der Spannung T1, T2 der rechten bzw. der linken Seite, und erzeugt ein Drehmoment zum Drehen des Hebelbauelementes 3 im Uhrzeigersinn. Das Drehmoment wird zur Gegenkraft D, die in eine Richtung entgegen der Kraft B wirkt, die auf das Hebelbauelement 3 vom V-Riemen 9 wirkt. Dementsprechend erzeugt die Gegenkraft D auch eine große Dämpfungskraft (Drehgegenkraft) unter Berücksichtigung der Kraft B, die auf das Hebelbauelement 3 wirkt, so daß die Richtung entgegen dem Uhrzeigersinn des Hebelbauelementes 3 verhindert wird, bis zwischen dem Riemen 4 und wenigstens einer der Riemenscheibe 1, 2 Schlupf erzeugt wird.
In dem Fall, daß eine große Kraft, die die Haftung zwischen dem Riemen 4 und den jeweiligen Riemenscheiben 1, 2 übersteigt, als Kraft B von dem V-Riemen 9 auf das Hebelbauelement 3 wirkt, wird Schlupf zwischen dem Riemen 4 und wenigstens einer der Riemenscheiben 1, 2 erzeugt, so daß ein Gleichgewicht zwischen der Kraft B von dem V-Riemen 9 und der Gegenkraft D verloren wird. Somit dreht das Hebelbauelement 3 weiterhin entgegen dem Uhrzeigersinn. Da die Dämpfungskraft aufgrund des Anstiegs der Spannung T1, T2 erzeugt wird, selbst wenn sich das Hebelbauelement 3 aufgrund einer Schlupferzeugung dreht, bewirkt ein Gleichgewicht zwischen der externen Kraft und der Dämpfungskraft ein gewisses Maß an Schlupf pro Zeiteinheit, so daß das Hebelbauelement 3 schrittweise auf seine anfängliche Position zurückkehrt. Somit wird der V-Riemen 9 schrittweise auf seine anfängliche Spannung zurückgeführt.
Dementsprechend wird durch Beschränkung der Drehung des Hebelbauelementes 3 in dem Fall, in dem die Spannung des V- Riemens 9 vergrößert wird, die Spannung des V-Riemens 9 gesteuert, während ein Durchhängen des V-Riemens 9 vermieden wird. Somit wird gemäß dieser Ausführungsform eines automatischen Spanners in einem solchen Fall, in dem die Spannung des V-Riemens 9 vergrößert wird, eine große Dämpfungskraft in einer Drehrichtung des Hebelbauelements 3 erzeugt, wodurch ein stabiles Laufen des V-Riemens 9 erreicht wird.
Ein Wert der externen Kraft B, bei der das Hebelbauelement 3 zu drehen beginnt, kann frei eingestellt werden, indem die Bedingungen, wie der Betrag der Versetzung der versetzten Achse O3, die Art des Riemens 4 und der Betrag der Kraft der Anfangsspannungsfeder 5 entsprechend eingestellt werden. Genauer gesagt wird, wenn der Versatz t1 der versetzten Achse O3 vergrößert wird, das Vergrößerungsverhältnis von T2 relativ zu einem Anstieg von T1 geringer, so daß der Wert der externen Kraft B, bei der das Hebelbauelement 3 zu drehen beginnt, kleiner wird. Ferner weist die Art des Riemens 4 betreffend einen Rippenriemen verglichen mit einem V-Riemen und einen flachen Riemen verglichen mit einem Rippenriemen jeweils abhängig von der Riemenspannung eine geringere Haftung auf, die erforderlich ist, um geringere Werte der externen Kraft B, bei der das Hebelbauelement 3 zu drehen beginnt, bereitzustellen. Ferner wird, wenn die Kraft der Anfangsspannungsfeder 5 geringer wird, die Haftung in Abhängigkeit vom Anstieg von T1 geringer, so daß der Wert der externen Kraft B, bei der das Hebelbauelement 3 zu drehen beginnt, geringer wird. Dementsprechend kann entsprechend der Einstellungen der oben genannten Bedingungen, die Drehung des Hebelbauelementes 3 beginnen, selbst wenn eine geringe externe Kraft B einwirkt.
Wie oben beschrieben, kann diese Ausführungsform eines automatischen Spanners derart zusammengesetzt sein, daß die Dämpfungskraft in Abhängigkeit von der Drehung des Hebelbauelementes 3 in eine Richtung, in der der Schlupf des V- Riemens 9 kompensiert wird, gering ist, und daß die Dämpfungskraft in Abhängigkeit von der Drehkraft, die an das Hebelbauelement 3 aufgrund einer Vergrößerung der Spannung des V-Riemens 9 angelegt wird, groß ist, wodurch eine hohe Dämpfungseigenschaft erzielt wird, die in eine einzige Richtung wirkt.
Diese Ausführungsform eines automatischen Spanners weist eine einfache Struktur ähnlich einem Riemenübertragungsmechanismus auf, der derart zusammengesetzt ist, daß ein Übertragungsriemen zwischen zwei Riemenscheiben verläuft. Dementsprechend ist die Anzahl der Bauteile gering und der Zusammenbau ist einfach. Ferner können, da die Dämpfungskraft entsprechend der Spannungsänderung der entsprechenden Seiten geändert wird, die Dämpfungseigenschaften verändert werden, indem Spannungsveränderungen der Seiten eingestellt werden, wodurch die Einstellung der Dämpfungseigenschaften einfach einstellbar ist. Ferner können, da eine Dämpfungskraft erzeugt werden kann, ohne ein Betriebsmedium zu verwenden, das stark Temperaturabhängig ist, wie Betriebsöl für einen hydraulischen automatischen Spanner, Dämpfungseigenschaften erzielt werden, die von Temperaturänderungen nicht leicht beeinflußt werden. Da ein Schlupf zwischen dem Riemen und wenigstens einer der Riemenscheiben erzeugt wird, um die übermäßige externe Kraft zu bewältigen, wirkt dies als Ausfallschutzfunktion. Ferner ist eine Kolbenstange als hydraulischer Dämpfungsmechanismus nicht erforderlich, wodurch eine Größenverringerung erzielt wird. Dieser automatische Spanner wird an den Motor an einem einzigen Ort angebracht, wodurch das Anbringen erleichtert wird.
Als Modifizierung dieser Art eines automatischen Spanners ist in Fig. 4 der Fall der Verwendung eines flachen Riemens 4' anstatt eines Rippenriemens gezeigt. Mit solch einer Struktur, die ähnlich zu der oben beschriebenen Ausführungsform ist, kann das Verhältnis der Erhöhung der Haftung in Abhängigkeit zur Erhöhung der Riemenspannung relativ klein eingestellt werden, so daß das Maß des Durchhängens des V-Riemens 9, mit dem das Hebelbauteil 3 zu drehen beginnt, relativ klein eingestellt werden kann. Daß heißt, daß die Drehung des Hebelbauelements 3 zu einem Zeitpunkt beginnen kann, zu dem der V-Riemen 9 recht wenig durchhängt, so daß die Zeit, die erforderlich ist, um die Spannung des V-Riemens 9 in den Anfangszustand zurückzuführen, verkürzt werden kann, während ein Durchhängen des V-Riemens verhindert wird. Dementsprechend sind die Dämpfungseigenschaften durch ein Verändern der Art des Riemens 4 frei einstellbar.

(Modifizierungen)

Im folgenden werden drei Arten von Modifizierungen beschrieben, die Verbesserungen der oben beschriebenen Ausführungsform darstellen. Da die Basisstrukturen der jeweiligen Modifizierungen die gleichen, wie bei der oben beschriebenen Ausführungsform, sind, werden bei den jeweiligen Modifizierungen nur die unterschiedlichen Bauteile beschrieben.
Als erstes wird eine erste Modifizierung beschrieben. Wie in Fig. 5 bis 7 gezeigt, ist bei dieser Modifizierung die drehbare Riemenscheibe 2 halbrund und kleiner im Durchmesser als die feste Riemenscheibe 1 ausgebildet. Insbesondere ist bei dieser Modifizierung die Größe des Durchmessers der bewegbaren Riemenscheibe 2 auf ungefähr 70% der Riemenscheibe 1 eingestellt. Mit dieser Struktur ist die Kontaktfläche des Riemens 4 mit der Reibungsoberfläche 2B der bewegbaren Riemenscheibe 2 kleiner als die Kontaktfläche des Riemens 4 mit der Reibungsoberfläche 1a der festen Riemenscheibe 1. Somit ist diese Modifizierung im wesentlichen so zusammengesetzt, daß zwischen der Reibungsoberfläche 2b und der bewegbaren Riemenscheibe 2 und dem Riemen 4 bei der Drehung des Hebelbauelementes 3 ein Schlupf erzeugt wird.
Gemäß einem Merkmal dieser Modifizierung ist ein Riemenhaltebauteil 31 als Einwegbeschränkungsbauteil an der bewegbaren Riemenscheibe 2 angebracht. Das Riemenhaltebauteil 31 ist aus einem Armteil 31a und einem Kontaktteil 31b zusammengesetzt, das an dem Armteil 31a angebracht ist; das Armteil 31a ist an einem seiner Enden mit einer Maschinenschraube an ein oberes Ende der Frontfläche der bewegbaren Riemenscheibe 2 angebracht. Das andere Ende des Armteils 31a ist auf die Rückseite gebogen und der Reibungsoberfläche 2b der bewegbaren Riemenscheibe 2 gegenüberliegend angeordnet. Das Kontaktteil 31b ist an einer unteren Fläche des anderen Endes des Armteils 31a angebracht und berührt an einer Oberfläche am unteren Ende die Rückseite des Riemens 4, der um die Reibungsoberfläche 2b der bewegbaren Riemenscheibe 2 gewunden ist, wodurch der Riemen 4 gegen die Reibungsoberfläche 2b gedrückt wird. Die Drückkraft, die den Riemen 4 gegen die Reibungsoberfläche 2b drückt, ist derart eingestellt, daß zwischen der Reibungsoberfläche 1a der festen Riemenscheibe 1 und dem Riemen 4 ein Schlupf erzeugt wird, ohne daß zwischen der Reibungsoberfläche 2b der bewegbaren Riemenscheibe 2 und dem Riemen 4 bei der Drehung des Hebelbauelementes 3 im Uhrzeigersinn in Fig. 5 Schlupf erzeugt wird.
Mit solch einer Struktur verhindert beim Betrieb des automatischen Spanners, wenn das Hebelbauelement 3 in Fig. 5 im Uhrzeigersinn dreht, das Riemenhaltebauelement 31 eine Schlupferzeugung zwischen der Reibungsoberfläche 2b der bewegbaren Riemenscheibe 2 und dem Riemen 4, so daß das Hebelbauelement 3 dreht, während Schlupf zwischen der Reibungsoberfläche 1a der festen Riemenscheibe 1 und dem Riemen 4 erzeugt wird. Im Gegensatz dazu wird, wenn das Hebelbauelement 3 in Fig. 5 entgegen dem Uhrzeigersinn dreht, der Riemen 4 gegen die Reibungsoberfläche 2d der bewegbaren Riemenscheibe 2 aufgrund eines Anstiegs der Riemenspannung gedrückt, so daß die Übertragungskraft des Riemens 4 auf die entsprechenden Riemenscheiben 1, 2 nicht wesentlich von dem Riemenhaltebauelement 31 beeinflußt wird. In solch einem Kontaktzustand des Riemens 4 mit der entsprechenden Riemenscheibe 1, 2 wird, da die bewegbare Riemenscheibe 2 im Durchmesser geringer ist als die feste Riemenscheibe 1, ein Schlupf zwischen der Reibungsoberfläche 2b der bewegbaren Riemenscheibe 2 und dem Riemen 4 erzeugt, ohne daß ein Schlupf zwischen der Reibungsoberfläche 1a der festen Riemenscheibe 1 und dem Riemen 4 erzeugt wird. Solch ein Betrieb erzeugt schrittweise eine begleitende Schwingbewegung des Hebelbauelementes 3. Genauer gesagt wird bei der festen Riemenscheibe 1 bei der Drehung des Hebelbauelementes 3 im. Uhrzeigersinn in Fig. 5 ein Schlupf erzeugt, während bei der bewegbaren Riemenscheibe 2 bei der Drehung des Hebelbauelementes 3 entgegen dem Uhrzeigersinn in Fig. 5 ein Schlupf erzeugt wird. Somit läuft der Riemen 4 zwischen den beiden Riemenscheiben 1, 2 in eine Richtung eines in Fig. 5 gezeigten Pfeils um. Dementsprechend werden die Kontaktbereiche des Riemens 4 mit der entsprechenden Riemenscheibe 1, 2 verändert, so daß vermieden wird, daß nur bestimmte Bereiche des Riemens 4 die jeweilige Riemenscheibe 1, 2 jederzeit berühren und somit lokal verschleißen, so daß die Lebenszeit des Riemens 4 erhöht wird.
Anstatt der oben beschriebenen Struktur kann es der Fall sein, daß die feste Riemenscheibe 1 im Durchmesser geringer als die bewegbare Riemenscheibe 2 ist und das Riemenhaltebauelement 31 an der festen Riemenscheibe 1 angebracht ist. In diesem Fall wird ein Schlupf an der bewegbaren Riemenscheibe 2 bei einer Drehung des Hebelbauelementes 3 im Uhrzeigersinn in Fig. 5 erzeugt, während ein Schlupf an der festen Riemenscheibe 1 bei der Drehung des Hebelbauelementes 3 entgegen dem Uhrzeigersinn in Fig. 5 erzeugt wird. Dementsprechend wird selbst in diesem Fall vermieden, daß immer nur bestimmte Bereiche des Riemens 4 mit den jeweiligen Riemenscheiben 1, 2 in Kontakt stehen, so daß es zu lokalem Verschleiß kommt, so daß die Lebenszeit des Riemens 4 erhöht wird. In diesem Fall ist die Umlaufrichtung des Riemens 4 entgegengesetzt zum vorherigen Fall.
Bei dieser Modifizierung wird, indem man einen Unterschied im Durchmesser zwischen den Riemenscheiben 1, 2 herstellt, bei der Riemenscheibe 1, 2, an der das Riemenhalteelement 31 befestigt ist, ein Schlupf erzeuge, wenn das Haltebauelement 3 in Fig. 5 entgegen dem Uhrzeigersinn dreht. Stattdessen kann jedoch, indem man einen Unterschied des Reibungskoeffizienten zwischen den Riemen 4 und den jeweiligen Riemenscheiben 1, 2 herstellt, ein Schlupf an der Riemenscheibe 1, 2 erzeugt werden, an der das Riemenhaltebauelement 31 befestigt ist.
Als nächstes wird eine zweite Modifizierung beschrieben. Wie in den Fig. 8 bis 12 gezeigt, werden bei dieser Ausführungsform die Dämpfungseigenschaften verbessert, insbesondere durch Verändern der Form der bewegbaren Riemenscheibe 2. Insbesondere ist, wie in Fig. 8 gezeigt, die bewegbare Riemenscheibe 2 im Inneren hohl ausgebildet und vollständig an ihrem oberen Ende an ein Gewichtsbauteil 32 befestigt. Genauer gesagt ist das Innere der bewegbaren Riemenscheibe 2 in einer von vorne gesehen im wesentlichen fächerförmigen Form ausgeschnitten, um das Hauptteil im Gewicht zu verringern, und dann ist das Gewichtsbauteil 32 mit einem relativ großen Gewicht an einen Randbereich in Richtung der Reibungsoberfläche 2b befestigt, so daß es zu keinen Störungen des Riemens 4 kommt. Zwischen dem unteren Ende des Gewichtbauelementes 32 und der Reibungsoberfläche 2b der bewegbaren Riemenscheibe 2 ist ein lichter Abstand S zum Anordnen des Riemens 4 ausgebildet. Mit einer solchen Struktur, wie in Fig. 12 gezeigt, wird der Schwerpunkt G der bewegbaren Riemenscheibe 2 insgesamt im Vergleich mit der oben beschriebenen Ausführungsform, die eine in Fig. 13 gezeigte Form aufweist, nach unten verschoben (siehe G in Fig. 12 und G' in Fig. 13). Der Schwerpunkt G ist in einem äußeren Randbereich relativ zur Bewegungsbahn L2 des versetzten Drehmittelpunktes der bewegbaren Riemenscheibe 2 bei der Drehung des Hebelbauelementes 3 angeordnet.
Als nächstes wird der Dämpfungsbetrieb gemäß der oben beschriebenen Struktur beschrieben. Wenn die Gegenkraft (mit einem Pfeil B in Fig. 9 gekennzeichent) vom V-Riemen 9 einwirkt, wird, in dem Fall, in dem die Gegenkraft B von dem V- Riemen 9 eine statische Last darstellt, die von keinem Stoß begleitet wird, die voreingestellte Dämpfungskraft aufgrund der Haftung zwischen dem Riemen 4 und der jeweiligen Riemenscheibe 1, 2 aufgrund eines Anstiegs der Riemenspannung erzielt, wie bei der oben beschriebenen Ausführungsform.
Im Gegensatz dazu wird in dem Fall, in dem die Gegenkraft B von dem V-Riemen 9 eine von einem Stoß begleitete Last darstellt, da der Schwerpunkt der bewegbaren Riemenscheibe 2 an einem äußeren Rand relativ zur Bewegungsbahn des versetzten Drehmittelpunktes der bewegbaren Riemenscheibe 2 angeordnet ist, bei der Drehung des Hebelbauelementes 3 die bewegbare Riemenscheibe 2 aufgrund ihrer inneren Kraft in Fig. 9 im Uhrzeigersinn um die versetzte Achse O3 gedreht. Das heißt, daß die Wellenlast ansteigt. Wie ebenfalls bei der obigen Ausführungsform beschrieben, wird die Spannung C2 der linken Seite in Fig. 9 um ein vorbestimmtes Verhältnis entsprechend dem Anstieg der Spannung T1 der rechten Seite aufgrund des Angriffs der obigen Last erhöht. Somit wird der Faktor, der die Wellenlast erhöht, an zwei Orten erzeugt, so daß die Wellenlast in dem Fall, in dem eine Last mit Stoß einwirkt, weiter erhöht wird, verglichen mit dem Fall, in dem eine statische Last einwirkt. Dementsprechend wird, in dem Fall, in dem eine Last mit Stoß einwirkt, die Haftung zwischen dem Riemen 4 und der jeweiligen Riemenscheibe 1, 2 größer, wodurch eine größere Dämpfungskraft erzeugt wird, verglichen mit dem Fall, in dem eine statische Last einwirkt.
Wie oben beschrieben, kann mit der Struktur dieser Modifizierung, in dem Fall, in dem die Reaktionskraft von dem V-Riemen 9 eine Last ohne Stoß ist, eine große Dämpfungskraft in Abhängigkeit von der Last erzeugt werden, so daß die Abhängigkeit der Dämpfungskraft von der Geschwindigkeit der Last angezeigt werden kann. Dementsprechend, kann eine derartige Situation, in der das Hebelbauelement 3 abhängig von der Last mit Stoß versehentlich dreht, vermieden werden.
Als nächstes wird eine dritte Modifizierung beschrieben. Bei dieser Modifizierung wird ein Paar Dämpfungsmechanismen, wie oben beschrieben, bereitgestellt, die versetzten Drehachsen der jeweiligen bewegbaren Riemenscheiben sind in der Versetzungsrichtung voneinander verschieden, und das Hebelbauelement wird von den beiden Dämpfungmechanismen geteilt. Mit dieser Struktur kann eine vorgestellte Dämpfungskraft in Abhängigkeit von beiden Drehrichtungen des Hebelbauelementes erzielt werden. Das heißt daß, falls ein Paar der in Fig. 3 gezeigten Mechanismen Rücken an Rücken bereitgestellt werden, die gleiche Bewegung, wie bei der oben genannten Ausführungsform in den jeweiligen Dämpfungsmechanismen in einander entgegengesetzten Richtungen durchgeführt werden kann. Genauer gesagt, wird, wenn das Hebelbauelement 3 in Fig. 1 in Uhrzeigerrichtung dreht, eine Dämpfungskraft, die die Drehung beschränkt, an einem Ende des Dämpfungsmechanismus erzeugt. Im Gegensatz dazu wird, wenn das Hebelbauelement 3 in Fig. 1 entgegen dem Uhrzeigersinn dreht, eine Dämpfungskraft, die die Drehung beschränkt, in dem anderen Dämpfungsmechanismus erzeugt. Das heißt, daß die feste Riemenscheibe, die bewegbare Riemenscheibe, der Riemen und die Anfangsspannungsfeder eines Dämpfungsmechanismus bei dieser Modifizierung einer ersten festen Riemenscheibe, einer ersten bewegbaren Riemenscheibe, einem ersten Reibungsbauelement bzw. einem ersten Drückbauelement entsprechen. Die feste Riemenscheibe, die bewegbare Riemenscheibe, der Riemen und die Anfangsspannungsfeder des anderen Dämpfungsmechanismus entsprechen bei dieser Ausführungsform erfindungsgemäß einer zweiten festen Riemenscheibe, einer zweiten bewegbaren Riemenscheibe, einem zweiten Reibungselement bzw. einem zweiten Drückbauelement.
Wie oben beschrieben, kann gemäß dieser Modifizierung die Dämpfungskraft in beide Drehrichtungen ausgeübt werden, und die Größe der Dämpfungskraft in jede Drehrichtung kann frei eingestellt werden, indem ein Versetzungswert der versetzten Drehachse der bewegbaren Riemenscheibe, die Art des Riemens 4 und der Wert der Kraft, mit der die Anfangsspannungsfeder 5 eine Drehung erzwingt, eingestellt werden. Genauer gesagt kann, falls die Dämpfungskraft in Abhängigkeit von der Drehrichtung beim Abnehmen der Spannung des V-Riemens 9 auf einen relativ geringen Wert eingestellt ist und die Dämpfungskraft in Abhängigkeit von der Drehrichtung beim Abnehmen der Spannung des V-Riemens auf einen relativ großen Wert eingestellt ist, beim Anstieg der Spannung des V-Riemens 9 ein stabiles Laufen des V-Riemens erzielt werden, während abrupte Veränderungen des Kontaktdrucks der Spannriemenscheibe 8 auf den V-Riemen 9 beim Abnehmen der Spannung des V-Riemens 9 beschränkt werden, wodurch einem Qualitätsverlust des V-Riemens 9 entgegengewirkt wird.
Bei dieser Ausführungsform wird ein Endlosreibungsbauelement als Reibungsbauelement verwendet. Ein Reibungsbauelement mit Enden ist jedoch auch anwendbar. In diesem Fall wird anstatt der festen Riemenscheibe eine feste Platte verwendet, an der beide Enden des Reibungsbauelementes befestigt sind.

(Zweite Ausführungsform)

Als nächstes wird eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen automatischen Spanners beschrieben, d. h. eine Anwendung eines automatischen Spanners, der derart zusammengesetzt ist, daß Spannung an einen Synchronriemen zum Antreiben einer Nockenwelle eines OHC-Motors angelegt werden kann.
Fig. 14 bis 16 zeigen die Gesamtstruktur der vorliegenden Ausführungsform eines erfindungsgemäßen automatischen Spanners;
Fig. 14 ist eine Zeichnung, die die Vorderseite des automatischen Spanners (Seite auf der der automatische Spanner nicht am Motorblock 16 anliegt) zeigt; Fig. 15 ist ein Schnitt entlang der Linie XV-XV aus Fig. 14, wobei die untere Seite die Vorderseite und die obere Seite die Rückseite zeigt; Fig. 16 ist ein Schnitt entlang der Linie XVI-XVI aus Fig. 14, wobei die linke Seite die Vorderseite und die rechte Seite die Hinterseite zeigt; Fig. 17 zeigt eine perspektivische Explosionsansicht des automatischen Spanners.
Wie in den oben genannten Figuren gezeigt, weist dieser automatische Spanner auf: ein festes Bauteil 11, das an dem Motorblock 16 des Kraftfahrzeugmotors angebracht ist; einen versetzten Zylinder 13, der außerhalb des festen Bauelementes 11 an einer Position angeordnet ist, die von der Mittenachse O1 des festen Bauelementes 11 versetzt ist; eine Torsionsspiralfeder 17 als elastisches Bauteil, die zusammengedrückt zwischen dem festen Bauteil 11 und dem versetzten Zylinder 13 angeordnet ist, um eine Drehung des versetzten Zylinders 13 in Fig. 14 gegen den Uhrzeigersinn relativ zum festen Bauelement 11 zu erzwingen; ein Spannungsumwandlungsbauteil 12, das an dem versetzten Zylinder 13 um dessen Drehachse O3 drehbar befestigt ist; ein Riemen 14, der zwischen dem festen Bauelement 11 und dem Spannungsumwandlungsbauteil 14 verläuft; und eine Spannriemenscheibe 18, die drehbar an dem versetzten Zylinder 13 befestigt ist und zum Anlegen einer vorbestimmten Spannung an einen Synchronriemen 19 zum Antreiben einer Nockenwelle des Motors dient. Im folgenden werden die Bauteile detailliert beschrieben.
Das feste Bauteil 11 ist derart zusammengesetzt, daß ein erstes festes Bauteil 11a, das auf der Vorderseite angeordnet ist, und ein zweites festes Bauteil 11b, das auf der Rückseite angeordnet ist, zusammen angeordnet sind. Das erste feste Element 11a weist auf: ein Riemenscheibenteil 11c, das einen relativ großen Durchmesser aufweist und flach und scheibenförmig ist; und ein Wellenteil 11d, das auf der Rückseite des Riemenscheibenteils 11c angeordnet ist, das einen relativ geringen Durchmesser aufweist und länger als das Riemenscheibenteil 11c ist. Eine Durchgangsausnehmung 11e ist derart ausgebildet, daß sie durch die jeweiligen Mittelbereiche des Riemenscheibenbauteils 11c und des Wellenteils 11d verläuft. Eine äußere Randfläche des Riemenscheibenteils 11c ist als Reibungsoberfläche 11f ausgebildet, über die der Riemen 14 herumgewunden ist. Das zweite feste Bauelement 11b weist eine becherförmige Form auf, so daß dessen Vorderseite (untere Seite in Fig. 15 oder rechte Seite in Fig. 16) offen ist, und ist an einem mittleren Bereich an einem hinteren Ende des Wellenteils 11d befestigt. Das zweite feste Element 11b ist derart befestigt, daß seine Rückseite den Motorblock 16 berührt, so daß das gesamte feste Element 11 an dem Motorblock 16 befestigt ist. Ferner ist in der Nachbarschaft des Bodenteils einer Seitenwand des zweiten festen Elements 11b eine Feder in der Halteausnehmung 11g ausgebildet, die durch die Seitenwand hindurch in radiale Richtung verläuft.
Der versetzte Zylinder 13 ist ein zylindrisches Bauteil und weist eine Öffnung 13a an einer Position auf, die relativ zur Mitte des Zylinders O2 versetzt ist. Das Wellenteil 11d des festen Bauelementes 11 ist in die Öffnung 13a mittels eines Muffenbauelementes 20 eingefügt. Somit ist der versetzte Zylinder 13 drehbar von dem Achsenbauteil 11d des festen Bauelementes 11 mit einem voreingestellten Versatzwert (Versatzabmessung t2) unterstützt. Ein hinterer Endbereich des versetzten Zylinders 13 weist eine becherförmige Form auf, so daß die Rückseite des versetzten Zylinders 13 (obere Seite in Fig. 15 oder rechte Seite in Fig. 16) dem zweiten festen Bauelement 11b gegenüberliegend offen ist. In der Nähe des Bodenbereichs einer Seitenwand des versetzten Zylinders 13 ist eine Federanfangshalteausnehmung 13b ausgebildet, die durch die Seitenwand hindurch in radiale Richtung verläuft. Ferner ist auf einer Endfläche der Vorderseite des versetzten Zylinders 13 eine Achsenausnehmung 13c zum drehbaren Aufnehmen des Spannungsumwandlungsbauteils 12 ausgebildet.
Die Torsionsspiralfeder 17 ist von vorne gesehen von der Rückseite 17a zur Vorderseite 17b hin linksherum gewunden ausgebildet und zusammengedrückt derart angeordnet, daß das rückseitige Ende 17a auf der Rückseite in die Federendhalteausnehmung 11g des zweiten festen Bauelementes 11b und die Vorderseite 17b auf der Vorderseite in die Federanfangshalteausnehmung 13b des versetzten Zylinders 13 eingepaßt ist, wodurch eine Drehung des versetzten Zylinders 13 in eine eingestellte Richtung (entgegen dem Uhrzeigersinn in Fig. 14) relativ zum festen Bauelement 11 erzwungen wird.
Die Spannriemenscheibe 18 ist drehbar von einem äußeren Randbereich des versetzten Zylinders 13 mittels einer Auflagerung B3 unterstützt. Der Synchronriemen 19, der zwischen einer Kurbelwelle (nicht gezeigt) und einer Nockenriemenscheibe (nicht gezeigt) zum Antreiben einer Nockenwelle eines Motors verläuft, ist über die Spannriemenscheibe 18 gewunden, wie in Fig. 14 mit einer gestrichelten Linie gezeigt. Die Spannriemenscheibe 18 ist derart konstruiert, daß diese den Synchronriemen 19 aufgrund der Kraft der Torsionsspiralfeder 17 drückt, wodurch die eingestellte Spannung auf den Synchronriemen 19 übertragen wird.
Wie in Fig. 18 gezeigt, weist das Spannungsumwandlungsbauteil 12 einen Basisbereich 12a auf, der aus einer im wesentlichen halbkreisförmigen Platte und einer Drehwelle 12b gebildet ist, die von der Rückseite des Basisbereichs 12a hervorsteht. Das Spannungsumwandlungsbauelement 12 ist derart zusammengesetzt, daß die Drehwelle 12b in die Wellenausnehmung 13c des versetzten Zylinders 13 eingepaßt ist, so daß diese um die Drehwelle 12b drehbar ist. Am äußeren Rand des Basisbereichs 12a ist ein Reibungsbauteilbereich 12c mit im wesentlichen halbkreisförmiger äußerer Randfläche, die sich zur Vorderseite hin erstreckt, einstückig ausgebildet. Die äußere Randfläche des Reibungsbauelementbereichs 12c dient als Reibungsoberfläche 12d.
Ein Merkmal des Spannungsumwandlungsbauelementes 12 ist, daß der Drehmittelpunkt O3 um einen vorbestimmten Wert t1 in Fig. 14 relativ zum Mittelpunkt O2 des versetzten Zylinders 13 nach unten versetzt ist. Genauer gesagt ist die Drehwelle 12b, die von der Rückseite des Basisbereichs 12a hervorsteht, in der Nähe eines Seitenbereichs in Längsrichtung des Basisbereichs 12a angeordnet. Somit wird, wenn das Spannungsumwandlungsbauelement 12 in Fig. 14 im Uhrzeigersinn um die versetzte Achse O3 herum dreht, der Abstand t2 zwischen dem Mittelpunkt des Bogens der Reibungsoberfläche 12d des Spannungsumwandlungsbauelementes 12 (Position entspricht im wesentlichen O2 in Fig. 14) und dem Mittelpunkt O1 des festen Bauelementes 11 schrittweise verringert. Im Gegensatz dazu wird, wenn das Spannungsumwandlungsbauelement 12 entgegen dem Uhrzeigersinn dreht, der Abstand t2 schrittweise vergrößert.
Der Riemen 14 ist sowohl um die Reibungsoberfläche 11f, 12d des festen Bauelementes 11 bzw. des Spannungsumwandlungsbauelementes 12 herumgewunden.
Zwischen dem festen Bauelement 11 und dem Spannungsumwandlungsbauelement 12 ist eine Anfangsspannungsfeder 15 als Drückbauelement zum Anlegen einer eingestellten Anfangsspannung auf den Riemen 14 vorgesehen. Genauer gesagt ist ein konkaver Bereich 11h zum Einsetzten einer Feder an einer Position gegenüber dem Spannungsumwandlungsbauteil 12 auf der Außenfläche des Riemenscheibenteils 11c des festen Bauelementes 11 vorgesehen. Die Anfangsspannungsfeder 15, die aus einer Spiralfeder gebildet ist, sitzt in dem konkaven Bereich 11h und ist zusammengedrückt zwischen dem Boden des konkaven Bereichs 11a und der inneren Oberfläche des Reibungsbauelementteils 12c des Spannungsumwandlungsbauteils 12 angeordnet. Somit wächst die Kraft der Anfangsspannungsfeder 15 als Kraft, die eine Drehung des Spannungsumwandlungsbauteils 12 entgegen dem Uhrzeigersinn in Fig. 14 um die versetzte Achse O3 herum erzwingt. Mit anderen Worten legt die Anfangsspannungsfeder 15 die eingestellte Spannung an den Riemen 14 aufgrund ihrer Kraft an, die eine Drehung in eine derartige Richtung bewirkt, daß der Abstand t2 zwischen dem Mittelpunkt des Bogens des Spannungsumwandlungsbauteils 12 und dem Mittelpunkt O1 des festen Bauelementes 11 schrittweise vergrößert wird, so daß die eingestellte Spannung als Anfangsspannung in einem Zustand erhalten wird, in dem keine externe Kraft auf den Riemen 14 wirkt. Ferner wird die Kraft der Anfangsspannungsfeder 15 auf einen Wert eingestellt, bei dem die eingestellte Reibungskraft zwischen dem Riemen 14 und der Reibungsoberfläche 11f des festen Bauelementes 11 und zwischen dem Riemen 14 und der Reibungsoberfläche 12d des Spannungsumwandlungsbauteils 12 erhalten wird.
Als nächstes wird der Betrieb des automatischen Spanners für einen Synchronriemen mit obiger Struktur beschrieben. Hier wird, für den Riemen 14, der um das Riemenscheibenteil 11c des festen Bauelementes 11 und das Reibungsbauteil 12c des Spannungsumwandlungsbauteils 12 herumgewunden ist, angenommen, daß die Spannung der unteren Seite in Fig. 14 T1 ist und die Spannung der oberen Seite in Fig. 14 T2 ist.
Da der versetzte Zylinder 13 eine Kraft A erfährt, die in Fig. 14 aufgrund der Kraft der Torsionsspiralfeder 17 entgegen dem Uhrzeigersinn wirkt, dreht die Spannriemenscheibe 18, über die der Synchronriemen 19 herumgewunden ist, mit dem Lauf des Synchronriemens 19, während die Drückkraft auf den Synchronriemen 19 einwirkt.
Dann ist es der Fall, daß Schlupf im Kontaktbereich des Synchronriemens 19 mit der Spannriemenscheibe 18 im obigen Zustand entsprechend der Änderung des Antriebszustands des Motors erzeugt wird. In diesem Fall dreht der versetzte Zylinder 13 in Fig. 14 entgegen dem Uhrzeigersinn aufgrund der Kraft der Torsionsspiralfeder 17, um den Schlupf zu kompensieren. Bei der Drehung des versetzten Zylinders 13 kann, da das feste Bauelement 11 sich nicht drehen kann, die Spannung T2 der oberen Seite relativ zur Kraft der Torsionsspiralfeder 17 vergrößert werden. Eine Vergrößerung der Spannung T2 wird jedoch von einer Drehung des Spannungsumwandlungsbauelementes 12 um die versetzte Achse O3 im Uhrzeigersinn herum kompensiert. Genauer gesagt dreht das Spannungsumwandlungsbauteil 12 in eine derartige Richtung, daß der Abstand T2 zwischen dem Mittelpunkt des Bogens des Spannungsumwandlungsbauelementes 12 und dem Mittelpunkt O1 des festen Bauelementes 11 verringert wird, so daß die Spannung des Riemens 14 nicht ansteigt. Somit berühren der Riemen 14 und jede Reibungsoberfläche 11f, 12d in dem festen Bauelement 11 und dem Spannungsumwandlungsbauelement 12 einander nur aufgrund der Anfangsspannung, die von der Anfangsspannungsfeder 15 angelegt wird, und der Abstand t2 wird verringert, so daß ein Schlupf zwischen wenigstens einer der Reibungsoberflächen 11f, 12d und dem Riemen 14 erzeugt wird, wodurch eine Drehung des versetzten Zylinders 13 entgegen dem Uhrzeigersinn ermöglicht wird. Das heißt, daß der versetzte Zylinder 13 zu einer Position dreht, in der die Spannung des Synchronriemens 19 proportional zur Kraft der Torsionsspiralfeder 17 ist, so daß die Spannriemenscheibe 18 den Synchronriemen 19 drückt, um den Schlupf zu kompensieren. Daher wird die Spannung des Synchronriemens 19 zu jedem Zeitpunkt auf einem stabilen Wert gehalten, selbst in dem Fall, in dem solch ein Schlupf erzeugt wird. Dies führt zu einem stabilen synchronen Drehungszustand zwischen der Kurbelwelle und der Nockenriemenscheibe, die synchron von dem Synchronriemen 19 gedreht werden. Dementsprechend kann gemäß dieser Ausführungsform des automatischen Spanners die Spannung des Synchronriemens 19 sofort aufrechterhalten werden ohne wesentliche Dämpfungskraft in Drehrichtung des versetzten Zylinders 13 zu erzeugen, wobei die Drehrichtung in solch einem Fall erforderlich ist, in dem an dem Synchronriemen 19 Schlupf erzeugt wird.
Auf der anderen Seite kann die Spannung im Kontaktbereich des Synchronriemens 19 mit der Spannriemenscheibe 18 von dem oben genannten Zustand entsprechend einer Änderung des Antriebszustandes des Motors erhöht werden. In solch einem Fall wirkt eine große Kraft B gegen die Kraft der Torsionsspiralfeder 17 über die Spannriemenscheibe 18, so daß der versetzte Zylinder 13 in Fig. 14 im Uhrzeigersinn gedreht wird. In diesem Fall wird, da das feste Bauelement 11 sich nicht drehen kann, die Spannung T1 der unteren Seite relativ zum Durchhang des Synchronriemens 19 vergrößert. Eine Vergrößerung der Spannung T1 wirkt als Drehkraft, die das Spannungsumwandlungsbauteil 12 um die versetzte Achse O3 herum entgegen dem Uhrzeigersinn dreht. Da die Drehkraft des Spannungsumwandlungsbauteils 12 in eine derartige Richtung wirkt, daß der Abstand t2 zwischen der Mitte des Bogens des Spannungsumwandlungsbauteils 12 und der Mitte O1 des festen Bauteils 11 schrittweise vergrößert wird, kann das Spannungsumwandlungsbauteil 12 nicht drehen, bis eine Verlängerung des Riemens 14 auftritt. Somit vergrößert die Drehkraft die Spannung T2 der oberen Seite. Mit anderen Worten wird durch den Anstieg der Spannung T1 die Drehkraft, die an das Spannungsbauelement 12 angelegt werden soll, in die Spannung T2 umgewandelt.
Auf diese Weise wird, da die Spannung T2 auch um das eingestellte Verhältnis proportional zur Zunahme der Spannung T1 vergrößert wird, die Spannung des Riemens 14 insgesamt vergrößert, so daß die anliegende Kraft des Riemens 14 auf die entsprechenden Reibungsoberflächen 11f, 12d des festen Bauteils 11 und des Spannungsumwandlungsbauteils 12 ansteigt, wodurch eine gute Haftung zwischen dem Riemen 4 und der entsprechenden Reibungsoberfläche 11f, 12d erzielt wird. Somit wird eine große Dämpfungskraft (Drehgegenkraft) abhängig von der Kraft B des Synchronriemens 19 erzeugt, die auf den versetzten Zylinder 13 einwirkt, so daß die Drehung des versetzten Zylinders 13 im Uhrzeigersinn verhindert wird, bis zwischen dem Riemen 14 und wenigstens einer der Reibungsoberflächen 11f, 12d ein Schlupf erzeugt wird.
Ferner wirkt neben der Erzeugung der oben beschriebenen guten Haftung eine Wellenlast (Pfeil C in Fig. 14) auf die versetzte Achse O3 des Spannungsumwandlungsbauelementes 12 ein. Die Wellenlast resultiert aus der Spannung T1, T2 des oberen Endes und des unteren Endes, und erzeugt ein Drehmoment zum Drehen des versetzten Zylinders 13 entgegen dem Uhrzeigersinn. Das Drehmoment wird zur Gegenkraft D, die in die Richtung entgegen der Kraft B wirkt, die auf den versetzten Zylinder 13 von dem Synchronriemen 19. Dementsprechend erzeugt die Gegenkraft D auch eine große Dämpfungskraft (Drehgegenkraft) in Abhängigkeit von der Kraft B, die auf den versetzten Zylinder 13 wirkt, so daß die Drehung des versetzten Zylinders 13 im Uhrzeigersinn verhindert wird, bis ein Schlupf zwischen dem Riemen 14 und wenigstens einer der Reibungsoberflächen 11f, 12d des festen Bauelementes 11 und des Spannungsumwandlungsbauelementes 12 erzeugt wird.
In dem Fall, daß eine große Kraft, die die Haftung zwischen dem Riemen 14 und den entsprechenden Reibungsoberflächen 11f, 12d des festen Bauelementes 11 und des Spannungsumwandlungsbauelementes 12 übersteigt, als Kraft B vom Synchronriemen 19 auf den versetzten Zylinder 13 einwirkt, wird ein Schlupf zwischen dem Riemen 14 und wenigstens einer der Reibungsoberflächen 11f, 12d erzeugt, so daß das Gleichgewicht zwischen der Kraft B des Synchronriemens 19 und der Gegenkraft D verloren geht. Somit dreht der versetzte Zylinder 13 weiterhin in Uhrzeigerrichtung. Da die Dämpfungskraft aufgrund des Anstiegs der Spannung T1, T2 selbst bei der Drehung des versetzten Zylinders 13 aufgrund der Erzeugung des Schlupfes erzeugt wird, führt das Gleichgewicht zwischen der externen Kraft B und der Dämpfungskraft zu einem geringen Wert eines Schlupfes pro Zeiteinheit, so daß der versetzte Zylinder 13 schrittweise auf seine Anfangsposition zurückkehrt. Somit kehrt der Synchronriemen 19 schrittweise auf seinen Anfangsspannungszustand zurück.
Dementsprechend kann durch Beschränkung der Drehung des versetzten Zylinders 13 in dem Fall, in dem die Spannung des Synchronriemens 19 ansteigt, die Spannung des Synchronriemens 19 gesteuert werden, während ein Durchhängen des Synchronriemens 19 vermieden wird. Somit wird gemäß dieser Ausführungsform eines automatischen Spanners, in solch einem Fall, in dem die Spannung des Synchronriemens 19 ansteigt, eine große Dämpfungskraft in einer Drehrichtung des versetzten Zylinders 13 erzeugt, wodurch ein stabiles Laufen des Synchronriemens 19 erzielt wird. Somit kann ein synchroner Drehzustand zwischen der Nockenwelle und der Nockenriemenscheibe erzielt werden.
Wie oben beschrieben, kann diese Ausführungsform eines automatischen Spanners für einen Synchronriemen derart zusammengesetzt sein, daß die Dämpfungskraft unter Berücksichtigung der Drehung des versetzten Zylinders 13 in einer solchen Richtung, in der der Schlupf des Synchronriemens 19 kompensiert wird, gering ist, und daß die Dämpfungkraft in Abhängigkeit von der Drehkraft, die an dem versetzten Zylinder 13 aufgrund des Anstiegs der Spannung des Synchronriemens 19 anliegt, groß ist, wodurch gute Dämpfungseigenschaften erzielt werden, die in eine einzige Richtung wirken.
Diese Ausführungsform eines automatischen Spanners weist auch eine einfache Struktur ähnlich einem Riemenübertragungsmechanismus auf, der derart zusammengesetzt ist, daß ein Übertragungsriemen um zwei Riemenscheiben herumgewunden ist. Dementsprechend ist die Anzahl der Bauteile gering und der Zusammenbau kann leicht durchgeführt Werden. Ferner können, da die Dämpfungskraft entsprechend einer Änderung der Spannung der jeweiligen Seiten geändert wird, Dämpfungseigenschaften durch Einstellen der Veränderung der Spannung der Seiten geändert werden, wodurch die Einstellung der Dämpfungseigenschaft leicht einstellbar ist. Ferner kann, da die Dämpfungskraft erzeugt werden kann, ohne ein Betriebsmedium zu verwenden, das leicht von Temperaturänderungen beeinflußt wird, wie Betriebsöl für einen hydraulischen automatischen Spanner, eine Dämpfungseigenschaft erzielt werden, die nur schwer von Temperaturänderungen beeinflußbar ist. Da ein Schlupf zwischen dem Riemen und wenigstens einem des festen Bauteils und des Spannungsumwandlungsbauteils erzeugt wird, um eine übermäßige externe Kraft zu beherrschen, wirkt dies als Ausfallschutzfunktion. Zusätzlich ist eine Kolbenstange, wie in einem hydraulischen Dämpfungsmechanismus, nicht erforderlich, wodurch eine Größenverringerung erzielt wird. Das Anbringen dieses automatischen Spanners an den Motor erfolgt an einer einzigen Position, wodurch das Anbringen erleichtert ist.

(Modifizierungen)

Als nächstes werden drei verschiedene Modifizierungen beschrieben, die Verbesserungen des obigen automatischen Spanners darstellen. Da die Basisstrukturen der jeweiligen Modifizierungen die gleichen sind, wie bei obiger Ausführungsform, werden bei der jeweiligen Modifizierung nur die unterschiedlichen Teile beschrieben.
Als erstes wird eine erste Modifizierung beschrieben. Bei dieser Modifizierung ist z. B. der Radius des Bogens der Reibungsoberfläche 12d des Spannungsumwandlungsbauteils 12 kleiner als der der Reibungsoberfläche 11f des festen Bauteils 11. Mit dieser Struktur ist die Kontaktfläche des Riemens 14 mit der Reibungsoberfläche 12d des Spannungsumwandlungsbauteils 12 geringer als die Kontaktfläche des Riemens 14 mit der Reibungsoberfläche 11f des festen Bauteils 11. Somit ist diese Modifizierung im wesentlichen derart zusammengesetzt, daß ein Schlupf zwischen der Reibungsoberfläche 12d des Spannungsumwandlungsbauteils 12 und dem Riemen 14 bei der Drehung des versetzten Zylinders 13 erzeugt wird.
Als ein Merkmal dieser Modifizierung ist ein Riemenhaltebauelement 31 als Einwegbeschränkungsmittel am Spannungsumwandlungsbauteil 12 angeordnet, wie mit einer gestrichelten Linie in Fig. 14 gezeigt. Das Riemenhaltebauelement 31 ist an einem seiner Enden an der Rückseite des Spannungsumwandlungsbauteils 12 befestigt. Das andere Ende des Riemenhaltebauelementes 31 ist zur Vorderseite hin gebogen und gegenüber der Reibungsoberfläche 12d des Spannungsumwandlungsbauteils 12 angeordnet, um die Rückseite des um die Reibungsoberfläche 12d des Spannungsumwandlungsoberfläche 12 gewundenen Riemens 14 zu berühren, wodurch der Riemen 14 gegen die Reibungsoberfläche 12d gedrückt wird. Die Drückkraft, die den Riemen 14 gegen die Reibungsoberfläche 12d drückt, wird derart eingestellt, daß zwischen der Reibungsoberfläche 11f des festen Bauelementes 11 und dem Riemen 14 ein Schlupf erzeugt wird, ohne daß ein Schlupf zwischen der Reibungsoberfläche 12d des Spannungsumwandlungsbauelementes 12 und dem Riemen 14 bei einer Drehung des versetzten Zylinders 13 entgegen dem Uhrzeigersinn in Fig. 14 erzeugt wird.
Mit solch einer Struktur verhindert bei dem Betrieb des automatischen Spanners, wenn der versetzte Zylinder 13 entgegen dem Uhrzeigersinn in Fig. 14 dreht, das Riemenhältebauelement 31 Schlupf zwischen der Reibungsoberfläche 12d des Spannungsumwandlungsbauteils 12 und dem Riemen 14, so daß der versetzte Zylinder 13 dreht, während ein Schlupf zwischen der Reibungsoberfläche 11f des festen Bauelementes 11 und dem Riemen 14 erzeugt wird. Im Gegensatz dazu wird, wenn der versetzte Zylinder 13 im Uhrzeigersinn in Fig. 14 dreht, der Riemen 14 gegen die Reibungsoberfläche 12d des Spannungsumwandlungsbauteils 12 durch ein Ansteigen der Riemenspannung gedrückt, so daß die anliegende Kraft des Riemens 14 an das feste Bauteil 11 und das Spannungsumwandlungsbauteil 12 nicht wesentlich von dem Riemenhaltebauelement 31 betroffen ist. In solch einem Kontaktzustand des Riemens 14 wird, da der Radius des Bogens der Reibungsoberfläche 12d des Spannungsumwandlungsbauteils 12 geringer ist als der der Reibungsoberfläche 11f des festen Bauteils 11, ein Schlupf zwischen der Reibungsoberfläche 12d des Spannungsumwandlungsbauteils 12 und dem Riemen erzeugt, ohne daß ein Schlupf zwischen der Reibungsoberfläche 11f des festen Bauelementes 11 und dem Riemen 14 erzeugt wird. Solch ein Betrieb führt schrittweise zu begleitenden Vor- und Zurückbewegungen des versetzten Zylinders 13. Genauer gesagt wird ein Schlupf am festen Bauelement 11 bei der Drehung des versetzten Zylinders 13 entgegen dem Uhrzeigersinn in Fig. 14 erzeugt, während ein Schlupf am Spannungsumwandlungsbauelement 12 bei der Drehung des versetzten Zylinders 13 im Uhrzeigersinn in Fig. 14 erzeugt wird. Somit läuft der Riemen 14 in eine Richtung eines Pfeils E, der in Fig. 14 gezeigt ist. Dementsprechend werden die Kontaktbereiche des Riemens 14 mit dem festen Bauelement 11 und dem Spannungsumwandlungsbauelement 12 verändert, so daß vermieden wird, daß immer nur bestimmte Bereiche des Riemens 14 mit dem festen Bauelement 11 und dem Spannungsumwandlungsbauelement 12 in Kontakt stehen, so daß diese lokal verschleißen, so daß die Lebenszeit des Riemens 14 erhöht wird.
Anstatt der obigen Struktur kann es der Fall sein, daß der Radius des. Bogens der Reibungsoberfläche 11f des festen Bauelementes 11 geringer ist als der der Reibungsoberfläche 12d des Spannungsumwandlungsbauelementes 12 und daß das Riemenhaltebauelement 31 an dem festen Bauelement 11 befestigt ist. In diesem Fall wird ein Schlupf am Spannungsumwandlungsbauelement 12 bei der Drehung des versetzten Zylinders 13 entgegen dem Uhrzeigersinn in Fig. 14 erzeugt, während ein Schlupf an dem festen Bauelement 11 bei der Drehung des versetzten Zylinders 13 im Uhrzeigersinn erzeugt wird. Dementsprechend wird selbst in diesem Fall vermieden, daß immer nur bestimmte Bereiche des Riemens 14 mit dem festen Bauelement 11 und dem Spannungsumwandlungsbauelement 12 in Kontakt steht, wodurch diese lokal verschleißen, so daß die Lebenszeit des Riemens 14 erhöht wird.
Bei dieser Modifizierung wird durch Herstellen eines Unterschiedes zwischen den Radien der Bögen der Reibungsoberflächen 11f, 12d ein Schlupf am Bauteil 11, 12 erzeugt, an dem das Riemenhaltebauelement 31 befestigt ist, wenn der versetzte Zylinder 13 in Fig. 14 entgegen dem Uhrzeigersinn dreht. Stattdessen kann jedoch durch Herstellen eines Unterschiedes der Reibungskoeffizienten zwischen dem Riemen 14 und der jeweiligen Reibungsoberfläche 11f, 12d der Bauteile 11, 12 ein Schlupf an dem Bauteil 11, 12 erzeugt werden, an dem das Riemenhaltebauelement 31 befestigt ist.
Als nächstes wird eine zweite Modifizierung beschrieben. Wie in den Fig. 19 bis 21 gezeigt, ist diese Modifizierung derart zusammengesetzt, daß eine Dämpfungskraft in beiden Drehrichtungen des versetzten Zylinders 13 erzeugt wird. Insbesondere ist die Höhe des Riemenscheibenbauteils 11c des festen Bauelementes 11 groß eingestellt, und ein zweites Spannungsumwandlungsbauelement 22, das im wesentlichen symetrisch zu dem Spannungsumwandlungsbauelement 12 ist (im folgenden als erstes Spannungsumwandlungsbauelement bezeichnet) drehbar an der Endfläche des versetzten Zylinders 13 an einer Position 04 befestigt, die entgegen der Versetzungsrichtung der Drehachse O3 des ersten Spannungsumwandlungsbauelementes 12 versetzt ist. Ferner ist zwischen einem Basisendbereich des zweiten Spannungsumwandlungsbauelementes 22 und dem versetzten Zylinder 13 eine zweite Anfangsspannungsfeder 25 als zweites Drückbauelement zum Erzwingen einer Drehung des zweiten Spannungsumwandlungsbauelementes 22 im Uhrzeigersinn in Fig. 19 eingespannt. Ferner ist, wie in Fig. 20 gezeigt, ein Reibungsbauelementteil 22c des zweiten Spannungsumwandlungbauelementes 22 höher als das Reibungsbauelementbauteil 22c des ersten Spannungsumwandlungsbauelementes 12, so daß das Reibungsbauelementteil 22c auf der Vorderseite von dem Rand des Reibungsbauelementteils 22c des ersten Spannungsumwandlungsbauelementes 12 hervorsteht.
Zusätzlich ist ein erster Riemen 14 um das erste Spannungsumwandlungsbauelement 12 und die Reibungsoberfläche 11f des Riemenscheibenteils 11c herumgewunden und ein zweiter Riemen 24 ist um das zweite Spannungsumwandlungsbauelement 22 und die Reibungsoberfläche 11f des Riemenscheibenteils 11c herumgewunden. Mit anderen Worten sind die beiden Riemen 14, 24 parallel zueinander angeordnet, so daß der zweite Riemen 24 relativ zum ersten Riemen 14 an der Vorderseite angeordnet ist.
Mit der obigen Struktur kann die gleiche Dämpfung, wie bei der oben beschriebenen Ausführungsform, aufgrund der Haftung der jeweiligen Riemen 14, 24 erzielt werden. Genauer gesagt wird, wenn der versetzte Zylinder 13 in Fig. 19 in Uhrzeigersinn dreht, eine Dämpfungskraft von dem ersten Riemen 14 und dem ersten Spannungsumwandlungsbauelement 12 und dem festen Bauelement 11, um die der erste Riemen 14 herumgewunden ist, erzeugt, die die Drehung beschränkt. Im Gegensatz dazu wird, wenn der versetzte Zylinder 13 in Fig. 19 entgegen dem Uhrzeigersinn dreht, eine Dämpfungskraft, die die Drehung beschränkt, von dem zweiten Riemen 24 und dem zweiten Spannungsumwandlungsbauelement 22 und dem festen Bauelement 11 um die der zweite Riemen 24 herumgewunden ist erzeugt.
Somit kann gemäß dieser Modifizierung eine Dämpfungskraft in beide Drehrichtungen erzielt werden, und der Betrag der Dämpfungskraft in jede Richtung kann durch Einstellen bestimmter Versetzungsgrößen der versetzten Drehachsen O3, 04 der jeweiligen Spannungsumwandlungsbauelemente 12, 22, der Arten der Riemen 14 24 und der jeweiligen Beträge der Kraft, mit der die jewiligen Anfangsspannungsfedern 15, 24 eine Drehung erzwingen, frei eingestellt werden. Genauer gesagt kann, falls die Dämpfungskraft in Abhängigkeit von der Drehrichtung bei der Abnahme der Spannung des Synchronriemens 19 auf einen relativ geringen Wert eingestellt wird und die Dämpfungskraft in Abhängigkeit von der Drehrichtung beim Anstieg der Spannung des Synchronriemens 19 auf einen relativ großen Wert eingestellt wird, ein stabiles Laufen des Synchronriemens 19 bei der Zunahme der Spannung des Synchronriemens 19 erzielt werden, während abrupte Veränderungen des Kontaktdrucks der Spannriemenscheibe 18 auf den Synchronriemen 19 bei der Abnahme der Spannung des Synchronriemens 19 beschränkt werden können, wodurch eine Längung des Synchronriemens 19 beschränkt wird.
Als nächstes wird eine dritte Modifizierung beschrieben. Bei dieser Modifizierung sind die Dämpfungseigenschaften insbesondere durch Verändern der Form des Spannungsumwandlungsbauelementes 12 verbessert. Insbesondere ist, wie mit einer gestrichelten Linie in Fig. 14 gezeigt, ein Gewichtsbauteil 32 einstückig an einem oberen Ende des Spannungsumwandlungsbauelementes 12 befestigt.
Genauer gesagt ist das. Gewichtsbauteil 32 mit seinem relativ hohen Gewicht an einem Randbereich in einer Breitenrichtung der Reibungsoberfläche 12d des Spannungsumwandlungsbauelementes 12 befestigt, so daß keine Störungen durch den Riemen 14 auftreten. Zwischen dem unteren Ende des Gewichtsbauteils 32 und der Reibungsoberfläche 12d des Spannungsumwandlungsbauelementes 12 ist ein lichter Abstand (nicht gezeigt) zum Anordnen des Riemens 14 vorgesehen. Mit solch einer Struktur wird der Schwerpunkt des Spannungsumwandlungsbauelementes 12 auf einer Außenseite relativ zur Bewegungsbahn des versetzten Drehmittelpunktes O3 des Spannungsumwandlungsbauelementes 12 bei der Drehung des versetzten Zylinders 13 angeordnet.
Als nächstes wird ein Dämpfungsbetrieb gemäß der obigen Struktur beschrieben. Wenn die Gegenkraft (ein Pfeil B in Fig. 14) vom Synchronriemen 19 wirkt, in dem Fall, daß die Gegenkraft B von dem Synchronriemen 19 eine statische Last darstellt, die von keinem Stoß begleitet wird, wird die eingestellte Dämpfungskraft durch die Haftung zwischen dem Riemen 14 und dem festen Bauelement 11 und vom der Haftung zwischen dem Riemen 14 und dem Spannungsumwandlungsbauelement 12 aufgrund des Anstiegs der Riemenspannung erhalten, wie bei der oben beschriebenen Ausführungsform.
Im Gegensatz dazu wird in dem Fall, in dem die Gegenkraft B von dem Synchronriemen 19 eine Last ist, die von einem Stoß begleitet wird, da der Schwerpunkt des Spannungsumwandlungsbauelementes 12 an einer äußeren Seite relativ zur Bewegungsbahn der versetzten Drehungsmittelpunktes des Spannungsumwandlungsbauelementes 12 bei der Drehung des versetzten Zylinders 13 angeordnet ist, das Spannungsumwandlungsbauelement 12 um die versetzte Achse O3 in Fig. 14 entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht. Das heißt, daß die Wellenlast ansteigt. Wie ebenfalls bei der obigen Ausführungsform beschrieben, steigt die Spannung T2 der unteren Seite in Fig. 14 bei einem eingestellten Verhältnis entsprechend dem Anstieg der Spannung T1 der unteren Seite aufgrund der Wirkung der obigen Last an. Somit wird der Faktor, der die Wellenlast erhöht an zwei Positionen erzeugt, so daß die Spannung T2 der unteren Seite weiter ansteigt, in dem Fall, daß die Last begleitet von einem Stoß einwirkt, verglichen mit dem Fall, daß eine statische Last einwirkt. Dementsprechend wird in dem Fall, daß die Last begleitet von einem Stoß einwirkt, die Haftung zwischen dem Riemen 14 und dem festen Bauelement 11 und die Haftung zwischen dem Riemen 14 und dem Spannungsumwandlungsbauelement 12 größer, wodurch eine größere Dämpfungskraft erzeugt wird, verglichen mit dem Fall, daß eine statische Last einwirkt.
Wie oben beschrieben, kann mit der Struktur dieser Modifizierung in dem Fall, daß die Gegenkraft von dem Synchronriemen eine Last ist, die von einem Stoß begleitet wird, eine große Dämpfungskraft im Vergleich mit der Last erzeugt werden, so daß die Abhängigkeit der Dämpfungskraft von der Geschwindigkeit der Last angeboten werden kann. Dementsprechend kann eine Situation, in der der versetzte Zylinder 13 ungewollt beim Einwirken der von einem Stoß begleiteten Last dreht, vermieden werden.
Bei dieser Modifizierung wird ein Endlosreibungsbauelement als Reibungsbauelement verwendet. Ein Reibungsbauelement mit Enden ist jedoch auch verwendbar.

(Dritte Ausführungsform)

Als nächstes wird eine dritte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen automatischen Spanners unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Die Fig. 22 bis 24 zeigen die Gesamtstruktur der dritten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen automatischen Spanners. Dieser automatische Spanner ist derart zusammengesetzt, daß eine eingestellte Spannung auf einen V-Riemen zum Antreiben eines Hilfsaggregats eines Kraftfahrzeugmotors und zum automatischen Ändern der Dämpfungskraft in Abhängigkeit von einer Spannungseinstellung entsprechend der Veränderung der Spannung dient.
Wie in den obigen Figuren gezeigt, weist dieser automatische Spanner auf: eine feste Riemenscheibe 1, die an einem Motorblock 6 des Kraftfahrzeugmotors befestigt ist und eine äußere Randfläche als kreisförmige Reibungsoberfläche 1a aufweist; ein Hebelbauelement 3, das drehbar an der festen Riemenscheibe 1 befestigt ist und eine Spannriemenscheibe 8 aufweist, die um eine parallel zur Drehachse O1 der festen Riemenscheibe 1 verlaufende Mittenachse O2 drehbar ist; eine Torsionsspiralfeder 7, die zwischen der festen Riemenscheibe 1 und dem Hebelbauelement 3 angeordnet ist, um eine Drehung des Hebelbauelementes 3 in eine eingestellte Drehrichtung A (entgegen dem Uhrzeigersinn in Fig. 22) relativ zur festen Riemenscheibe 1 zu erzwingen; eine bewegbare Riemenscheibe 2, die nicht drehbar auf der gleichen Seite der festen Riemenscheibe 1 an dem Hebelbauelement 3 befestigt ist und eine Außenfläche als kreisförmige Reibungsoberfläche 2b aufweist, die der Reibungsoberfläche 1a der festen Riemenscheibe 1 gegenüberliegt; einen flachen Riemen 4 als Endlosreibungsbauelement, der um die Reibungsoberfläche 1a der festen Riemenscheibe 1 und der Reibungsoberfläche 2b der bewegbaren Riemenscheibe 2 herumgewunden ist; und ein Drückmechanismusteil 35 als Drückmittel zum Drücken der beiden Seiten 4a, 4b, die zwischen der den Reibungsoberflächen 1a, 2b der Riemenscheiben 1, 2 des flachen Riemens 4 liegen, wobei die Seite 4a auf der Seite der Seite B (Uhrzeigersinn in Fig. 22) liegt, die der Drehrichtung A, in der die Torsionsspiralfeder 7 eine Drehung erzwingt, entgegensteht. Das Drückmechanismusteil 35 ist derart zusammengesetzt, daß die Spannriemenscheibe 8 den V-Riemen 9 drückt, um die eingestellte Spannung an den V-Riemen 9 mithilfe der Kraft der Torsionsspiralfeder 7 zu drücken und die Drehung des Hebelbauelementes 3 stark zu dämpfen, wenn das Hebelbauelement 3 in die zur Drehrichtung A entgegengesetzte Richtung B bei der Veränderung der Riemenspannung dreht.
Die feste Riemenscheibe 1 weist einen flachen Riemenscheibenbereich 1e auf, der eine becherförmige Form aufweist, wobei die Vorderseite (linke Seite in Fig. 23) offen ist und einen zylindrischen Haltebereich 1b aufweist, der sich auf der Vorderseite entlang der Drehachse O1 vom Mittelpunkt des Bodenbereichs der flachen Riemenscheibenbereichs 1e erstreckt. Die Reibungsoberfläche 1a ist von einer Außenfläche des Riemenscheibenbereichs 1e gebildet. In einer Innenfläche der Seitenwand des Riemenscheibenbereichs 1e ist eine Federendhalteausnehmung 1d in radialer Richtung ausgebildet. Das Hebelbauelement 3 ist aus einer konischen Platte gebildet, die schrittweise von der Drehachse O1 nach außen hin in radialer Richtung schmaler wird. An einem Bereich mit großem Durchmesser, der um die Drehachse O1 herum angeordnet ist, ist ein säulenförmiges Wellenteil 3a vorgesehen, das nach außen zur Rückseite (rechte Seite in Fig. 23) hervorsteht. Das Wellenteil 3a ist drehbar an seinem Ende in den Lagerungsbereich 1b der festen Riemenscheibe 1 mittels Auflagerungen B1 eingefügt. Ferner ist in der Nachbarschaft des Wellenteils 3g eine Federanfangshalteausnehmung 3i in der Vorderseite ausgebildet. An einem Drehende des Hebelbauelementes 3 ist ein erstes Wellenteil 3d, das zur Rückseite hin hervorsteht, und ein zweites Wellenteil 3g auf der gleichen Mittenachse O2 vorgesehen. Am zweiten Wellenteil 3g ist eine Bolzenausnehmung 3h auf der Mittenachse O2 ausgebildet. Auf der Innenfläche der Bolzenausnehmung 3h ist ein Gewinde ausgebildet. Ferner ist in der Nähe der Wellenteile 3d, 3g ein hervorstehender Bereich 3j vorgesehen, der in Fig. 23 nach rechts hervorsteht.
Die drehbare Riemenscheibe 2 ist aus einer flachen Riemenscheibe zusammengesetzt, die den gleichen Durchmesser, wie der flache Riemenscheibenbereich 1e der festen Riemenscheibe 1, aufweist, bildet eine Außenfläche der Reibungsoberfläche 2b und ist nicht drehbar an dem Hebelbauelement 3 am ersten Wellenteil 3b befestigt. Genauer gesagt ist eine Befestigungsausnehmung 2a, die auf dem ersten Wellenteil 2b von dem spitzen Ende des ersten Wellenteils 3d her vorgesehen ist, auf der Mittenachse der bewegbaren Riemenscheibe 2 ausgebildet, und Keilnuten 3k, 2e, die sich entlang der Mittenachse der bewegbaren Riemenscheibe 2 erstrecken, sind jeweils auf der Außenfläche des Wellenteils 3d und der Innenfläche der Befestigungsausnehmung 2a vorgesehen. Die bewegbare Riemenscheibe 2 wird vor einer Drehung derart geschützt, daß ein Keilbauelement 36 in die Keilnuten 2e, 3k eingepaßt ist. Ferner ist ein Sprengring auf ein Ende der Außenfläche des ersten Wellenteils 3d angepaßt, wodurch verhindert wird, daß sich die drehbare Riemenscheibe 2 ablöst.
Die Spannriemenscheibe 2 ist drehbar mit dem zweiten Wellenbereich 3g des Hebelbauelements 3 mittels einer Auflagerung B2 verbunden und wird von einem Rückhaltebolzen 10 vor einem Ablösen geschützt, der in die Bolzenausnehmung 3h des Wellenbereichs 3g eingeschraubt ist.
Die Torsionsspiralfeder 7 weist in ihrem Hauptbereich eine linkshändige Windung auf, verläuft auf der Rückseite 7a des Hauptbereichs radial nach außen und auf der Vorderseite 7b des Hauptbereichs zur Vorderseite entlang der Drehachse O1. Das rückseitige Ende 7a ist in die Federendhalteausnehmung 1d der festen Riemenscheibe 1 eingesteckt und das vorderseitige Ende 7b ist in die Federvorderseitenaufnehmung 31 des Hebelbauelementes 3 eingefügt, so daß die beiden Enden 7a, 7b in einer äußeren Richtung gehalten werden. Ferner ist die Torsionsspiralfeder 7 zusammengedrückt vorgesehen, so daß der Hauptbereich im Durchmesser in einem Zustand zunimmt, in dem die beiden Enden 7a, 7b festgehalten werden, wodurch eine Drehung des Hebelbauelementes 3 in einer voreingestellte Richtung A erzwungen wird.
Das Drückmechanismusteil 35 ist aus einer Drückriemenscheibe 38, die eine Seite 4a (rechte Seite in Fig. 22) des flachen Riemens 4 von einer Außenseite des Riemens 4 her drücken kann, einem Trägerarm 39 zum Unterstützen der Drückriemenscheibe 38 und zum Führen der Drückriemenscheibe 38 derart, daß diese gegenüber der Seite 4a hin- und herbewegbar ist, und einer Spannungsspiralfeder 40 zum Drücken der Drückriemenscheibe 38 in der Drückrichtung zusammengesetzt. Der Trägerarm 39 ist drehbar von einem Schwenkstift 41 auf der gleichen Drehoberfläche wie das Hebelbauelement 3 an dem hervorstehenden Bereich 3j des Hebelbauelementes 3 gehalten. An einem Drehende des Trägerarms 39 ist ein Wellenbereich 39a vorgesehen, der zur Rückseite hin hervorsteht. Die Drückriemenscheibe 38 ist drehbar mit dem Wellenbereich 39a verbunden. Ferner ist die Spannungsspiralfeder 40 zwischen dem Trägerarm 39 und dem Hebelbauelement 3 vorgesehen.
Somit wird gemäß dem obigen automatischen Spanner eine Seite 4a des flachen Riemens 4 von dem Drückmechanismusteil 35 gedrückt, und die bewegbare Riemenscheibe 2 ist nicht drehbar an dem Hebelbauelemente 3 befestigt. Dementsprechend wird bei der Drehung des Hebelbauelementes 3 eine Haftung zwischen dem flächen Riemen 4 und der Reibungsoberfläche 1a der festen Riemenscheibe 1 und zwischen dem flachen Riemen 4 und der Reibungsoberfläche 2b der bewegbaren Riemenscheibe 2 erzeugt, so daß das Hebelbauelement 3 bei seiner Drehung einen Widerstand erfährt. Das heißt, daß die Dämpfungskraft gegen die Kraft, die zur Drehung des Hebelbauelementes 3 führt und die Riemengegenkraft wirkt.
Dabei wird, wenn das Hebelbauelement 3 in eine Drehrichtung A aufgrund der Kraft der Torsionsspiralfeder 7 dreht, d. h. in eine Richtung, in der das Hebelbauelement 3 derart wirkt, daß die Seite 4a, die von dem Drückmechanismusteil 35 gedrückt wird, gespannt wird, die Seite 4b der gegenüberliegenden Seite schlaff, um die Spannung zu verringern, so daß die Haftung zwischen dem flachen Riemen 4 und der festen Riemenscheibe 1 oder der bewegbaren Riemenscheibe 2 verringert wird. Dementsprechend ist die Dämpfungskraft relativ zur Kraft der Torsionsspiralfeder 7 gering, so daß die Spannriemenscheibe 8 direkt in eine Richtung drehen kann, in die der Riemen 4 gedrückt wird.
Im Gegensatz dazu wird, wenn das Hebelbauelement 3 aufgrund der Riemengegenkraft in die Richtung B, die der Drehrichtung A gegenüberliegt, d. h. in eine Richtung, in der das Hebelbauelement 3 derart wirkt, daß die Seite 4a, die von dem Drückmechanismusteil 35 gedrückt wird, schlaff wird, die Seite 4a gedrückt, die von dem Drückmechanismusteil 35 gedrückt wird, so daß die Spannung der Seite 4a nicht abnimmt. Dementsprechend wird die Haftung zwischen dem flachen Riemen 4 und den entsprechenden Riemenscheiben 1, 2 aufrechterhalten, wodurch eine große Dämpfungskraft relativ zur Riemengegenkraft erzeugt wird. Das heißt, daß zwei verschiedene Dämpfungseigenschaften zum Dämpfen der Riemengegenkraft durch eine große Kraft erzielbar ist. Wenn die Drehkraft des Hebelbauelements 3 aufgrund der Riemengegenkraft erhöht wird, steigt die Dämpfungsgegenkraft schrittweise an, und das Verhältnis der Schlupferzeugung zwischen der flachen Riemenscheibe 4 und der Riemenscheiben 1, 2 steigt ebenfalls schrittweise an. Wenn die Drehkraft einen eingestellten Wert erreicht, steigt das Verhältnis der Schlupferzeugung abrupt auf 100% an, so daß die Dämpfungskraft relativ zur Riemengegenkraft einen im wesentlichen festen Wert erreicht. Somit wird obiger Schlupf bei einer übermäßigen Riemengegenkraft erzeugt, wodurch eine Ausfallschutzfunktion zum Vermeiden eines Bruchs des flachen Riemens 4 erhalten wird.
Diese Ausführungsform eines automatischen Spanners weist eine einfache Struktur ähnlich zu einem Riemenübertragungsmechanismus auf, der derart zusammengesetzt ist, daß eine Seite eines Übertragungsriemens, der um zwei Riemenscheiben herumgewunden ist, mit einem Drückmittel gedrückt wird. Dementsprechend ist die Anzahl der Bauteile gering und das Zusammensetzen ist einfach. Ferner können, da die Dämpfungskraft entsprechend einer Änderung der Spannung der jeweiligen Seiten 4a, 4b verändert wird, die Dämpfungseigenschaften durch Einstellen der Veränderung der Spannung der Seiten 4a, 4b verändert werden, wodurch die Einstellung der Dämpfungseinstellungen leicht durchgeführt werden können. Ferner kann, da die Dämpfungskraft erzeugt werden kann, ohne ein Betriebsmedium zu verwenden, das leicht von Temperatureinflüssen beeinflußt wird, wie ein Betriebsöl für einen hydraulischen automatischen Spanner, eine Dämpfungseigenschaft erzielt werden, die nicht leicht von Temperatureffekten beeinflußt wird.
Wenn ein automatischer Spanner gemäß dieser Ausführungsform mit einem hydraulischen automatischen Spanner verglichen wird, ist der hydraulische Spanner derart zusammengesetzt, daß ein Zylinder entlang der Verlaufsrichtung eines V-Riemens 9 angeordnet ist, und daß eine Betriebsrichtung einer Kolbenstange um z. B. 90º unter Verwendung eines Drehbauteils zum drehbaren Halten einer Spannriemenscheibe umgewandelt wird. Auf der anderen Seite kann bei einem automatischen Spanner gemäß dieser Ausführungsform, da das Hebelbauelement 3 drehbar ist, das Hebelbauelement 3 entlang der Verlaufsrichtung des V- Riemens 9 angeordnet sein, indem das Hebelbauelement 3 einstückig mit der Spannriemenscheibe 8 ausgebildet ist. Durch die Integration des Hebelbauelementes 3 mit der Spannriemenscheibe 8 wird eine Kompaktheit und eine Gewichtsreduzierung erzielt und der Zeitaufwand beim Zusammensetzten des Motorblocks 6 kann auf die Hälfte reduziert werden.
Da das Drückmechanismusteil 35 von dem Hebelbauelement 3 unterstützt wird, so daß dieses zusammen mit dem Hebelbauelement 3 dreht, sind die Verhältnisse der Positionen zwischen dem Drückmechanismusteil 35 und der zu drückenden Seite 4a des flachen Riemens 4 gleich. Dementsprechend kann die Seite 4a immer mit den gleichen Bedingungen gedrückt werden unabhängig von Drehpositionen des Hebelbauelementes 3, wodurch eine stabile Dämpfungseigenschaft erzielt wird. Ferner können, da die Reibungsoberfläche 1a der festen Riemenscheibe 1 eine kreisförmige Form aufweist und der flache Riemen endlos ist, Dämpfungseigenschaften bei allen Positionen um die Drehachse O1 des Hebelbauelementes 3 herum erreicht werden. Somit wird nach dem Anbringen an den Motorblock 6 die Spannung des flachen Riemens 3 verringert, so daß das Hebelbauelement 3 geeignet auf eine eingestellte Drehposition eingestellt werden kann. Dementsprechend kann das Anbringen durchgeführt werden, indem lediglich die Drehachse O1 positioniert wird, wodurch ein stark vereinfachtes Anbringen erzielt wird.
Bei der obigen Ausführungsform wird eine Seite 4a des flachen Riemens 4 von seiner Außenseite her gedrückt. Die Seite 4a kann jedoch auch von der Innenseite her gedrückt werden.
Ferner wird bei der obigen Ausführungsform immer nur eine Seite 4a gedrückt. Jedoch können die Seiten 4a, 4b abwechselnd entsprechend der Drehrichtung des Hebelbauelementes 3 gedrückt werden.
Ferner wird bei der obigen Ausführungsform ein flacher Riemen 4 als Reibungsbauelement verwendet. Jedoch kann auch ein V-Riemen oder ein gerippter V-Riemen verwendet werden. In solch einem Fall kann, falls die Reibungsoberfläche entlang dem Schnittprofil des verwendeten Riemens ausgebildet ist, eine gute Haftung erzielt werden. Im Gegensatz dazu kann ein Stahlriemen als Reibungsbauelement verwendet werden, so daß leicht Schlupf erzeugt wird.
Ferner sind bei der obigen Ausführungsform die jeweiligen Reibungsoberflächen 1a, 2b der festen und bewegbaren Riemenscheiben 1, 2 kreisförmig ausgebildet. Die Reibungsoberflächen 1a, 2b können jedoch auch derart bogenförmig ausgebildet sein, daß die erforderliche Haftung von den Reibungselementen erzielt wird.
Bei der obigen Ausführungsform wird ein Schlupf zwischen dem Reibungselement und den Riemenscheiben als Ausfallschutzfunktion verwendet. Da jedoch die Dämpfungskraft selbst in dem Zustand, in dem ein Schlupf erzeugt wird, erhalten werden kann, kann ein normaler Bereich der Dämpfungkraft eingestellt werden, so daß ein Niveau, bei dem die entsprechenden Schlupfverhältnisse in beide Drehrichtungen des Hebelbauelements 3 100% erreichen, eingestellt wird. In solch einem Fall kann an einer Riemenscheibe, an der ein Schlupf erzeugt wird, selbst wenn das Hebelbauelement 3 in eine der Richtungen dreht, ein Beschränkungsmittel zum Festhalten des flachen Riemens zusammen mit der Reibungsoberfläche der Riemenscheibe bereitgestellt werden. Dadurch wird ein Schlupf des flachen Riemens 4 bei der Drehung des Hebelbauelementes 3 in die Richtung B entgegen der Drehrichtung A ermöglicht, während ein Schlupf bei der Drehung des Hebelbauelementes 3 in eine Richtung, in der die Dämpfungskraft gering ist, verhindert wird, so daß der flache Riemen 4 in eine Richtung umlaufen kann, die die Drehungen in beide Richtungen des Hebelbauelementes 3 begleitet. Dementsprechend kann verhindert werden, daß die Haftung unter Berücksichtigung der festen Riemenscheibe 1 und die Haftung unter Berücksichtigung der festen Riemenscheibe 2 lokal an bestimmten Bereichen des flachen Riemens 4 angreifen. Somit wird eine Last an dem flachen Riemen 4 gleichmäßig auf den gesamten flachen Riemen 4 verteilt.
Ferner wird bei obiger Ausführungsform ein Endlosreibungsbauelement verwendet. Ein Reibungsbauelement mit Enden ist jedoch auch verwendbar. In diesem Fall wird anstatt der festen Riemenscheibe 1 eine feste Platte verwendet, an dem die beiden Enden des Reibungsbauelementes fest befestigt sind.

(Vierte Ausführungsform)

Als nächstes wird eine vierte Ausführungsform des erfindungsgemäßen automatischen Spanners unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Fig. 25 bis 26 zeigen die Gesamtstruktur der vierten Ausführungsform des erfindungsgemäßen automatischen Spanners. Dieser automatische Spanner ist derart zusammengesetzt, daß eine eingestellte Spannung auf einen Synchronriemen zum Antreiben einer Nockenwelle eines OHC-Motors (Überkopfnockenwellenmotor) für Fahrzeuge und zum automatischen Ändern der Dämpfungskraft in Abhängigkeit vom einer Spannungseinstellung entsprechend der Gegenkraft des Synchronriemens 19 verwendet wird.
Wie in den obigen Figuren gezeigt, weist dieser automatische Spanner auf: eine feste Riemenscheibe 51, die an einem Motorblock 16 des Kraftfahrzeugsmotors befestigt ist und ein Wellenteil 57 und eine kreisförmige Reibungsoberfläche 51a aufweist, die auf einer Außenseite vorgesehen ist; ein Drehbauelement 52, das ein zylindrisches Teil 71 aufweist, der drehbar an dem Wellenteil 57 der festen Riemenscheibe 1 befestigt ist und eine Spannriemenscheibe 52a aufweist, die außerhalb des zylindrischen Bereichs 71 vorgesehen ist und um eine parallel zur Drehachse O1 des zylindrischen Bereichs 71 verlaufende Mittelachse O2 drehbar ist; eine Torsionsspiralfeder 61 als Drückmittel, die zwischen der festen Riemenscheibe 51 und dem drehbaren Bauelement 52 angeordnet ist, um eine Drehung des Drehbauelementes 52 in eine eingestellte Drehrichtung A (entgegen dem Uhrzeigersinn in Fig. 25) relativ zur festen Riemenscheibe 51 zu erzwingen; eine bewegbare Riemenscheibe 53, die nichtdrehbar an dem Drehbauelement 52 befestigt ist und eine Außenfläche als kreisförmige Reibungsoberfläche 53a aufweist, die der Reibungsoberfläche 51a der festen Riemenscheibe 51 gegenüberliegt; ein flacher Riemen 54 als Endlosreibungsbauelement, der um die Reibungsoberflächen 51a des festen Bauelementes 51 und der Reibungsoberfläche 53a der bewegbaren Riemenscheibe 53 herumgewunden ist; und ein Drückmechanismusteil 55 als Drückmittel zum Drücken der beiden Seiten 54a, 54b, die zwischen den Reibungsoberflächen 51a, 53a der beiden Riemenscheiben 51, 53 des flachen Riemens 54 angeordnet sind, wobei der Riemen 54a auf der Seite der Richtung B angeordnet ist, die der Drehrichtung A entgegensteht, in die die Torsionsspiralfeder 51 eine Drehung erzwingt. Der Drückmechanismusbereich 55 ist derart zusammengesetzt, daß die Spannriemenscheibe 52a den Synchronriemen 90 drückt, um die eingestellte Spannung des Synchronriemens 19 aufgrund der Kraft der Torsionsspiralfeder 51 auszuüben und daß die Drehung des Drehbauelements 52 stark gedämpft wird, wenn das Drehbauelement 52 in die Richtung B engegen der Drehrichtung A bei der Änderung der Riemenspannung dreht. Die feste Riemenscheibe 51 weist ein Rückgehäuseteil 52, das eine zylindrische Becherform aufweist, deren Vorderseite offen ist (obere Seite in Fig. 26) und einen Säulenbereich 53 auf, der auf der Vorderseite entlang der Drehachse O1 vom Mittelpunkt eines Bodenbereichs des hinteren Gehäuseteils 72 hervorsteht. Das hintere Gehäuseteil 72 und das Säulenteil 73 sind einstückig derart angebracht, daß ein Teil 73a mit kleinem Durchmesser, der an der Rückseite des Säulenteils 73 vorgesehen ist, in eine Befestigungsausnehmung 72a eingefügt und dort befestigt ist, die am Mittelpunkt des Bodenbereichs der Rückgehäuseteils 52 ausgebildet ist. An einem Bereich der Seitenwand des Rückgehäuseteils 72 ist ein rückseitiger Halteschlitz 54 derart ausgebildet, daß dieser entlang der Drehachse O1 verläuft, und ein offenes Ende des Rückgehäuseteils 72 erreicht. Am Säulenteil 73 ist eine Bolzenausnehmung 75 entlang der Drehachse O1 ausgebildet. Ferner ist ein Vorderseitenende des Säulenteils 73 ein Bereich mit großem Durchmesser, der etwas größer im Durchmesser ist. Der Bereich mit größerem Durchmesser bildet einen Riemenscheibenbereich 56 der festen Riemenscheibe 51. Ferner ist am Außenrand einer Rückseite (untere Seite in Fig. 26) des Riemenscheibenbereichs 56 ein Flanschbereich 76 vorgesehen, der in radialer Richtung um den Umfangsbereich des Riemenscheibenbereichs 56 herum nach außen steht. Der Wellenbereich 57 ist von einem Bereich ausgebildet, der von dem Flanschbereich 76 zur Rückseite des Säulenteils 73 hin verläuft.
Das Drehbauelement 52 weist ein Vordergehäuseteil 77 auf, das eine zylindrische Becherform aufweist, deren Rückseite offen ist. Das Vordergehäuseteil 77 liegt einer Öffnung des Rückgehäuseteils 72 gegenüber und ist einstückig an einem Rückseitenöffnungende des zylindrischen Bereichs 71 vorgesehen. An einem Bereich der Seitenwand des Vordergehäuseteils 77 ist ein Vorderseitenhalteschlitz 78 derart ausgebildet, daß dieser entlang der Drehachse O1 zu einem Öffnungsende des Vordergehäuseteils 77 hin verläuft. Ferner wird der zylindrische Bereich 71 von dem Wellenbereich 57 der festen Riemenscheibe 51 um die Drehachse O1 mithilfe einer Kunstharzverbindung gehalten. An einer Außenseite des zylindrischen Bereichs 71 ist die Spannriemenscheibe 52a mithilfe einer Auflagerung 80 um die Achse O2 drehbar befestigt. Ferner ist an einem Ende der Vorderseite des Drehbauelementes 52 ein Wellenbereich 81 mit rechteckigem Querschnitt derart vorgesehen, daß dieser bis zur Vorderseite entlang der Drehachse O1 hin verläuft.
Die drehbare Riemenscheibe 53 ist an einer im Querschnitt rechteckigen Befestigungsausnehmung, die entlang ihrer Achse am Wellenteil 81 des Drehbauteils 52 vorgesehen ist, eingepaßt, so daß die drehbare Riemenscheibe 53 von dem Drehbauelement 52 nichtdrehbar gehalten wird. Die bewegbare Riemenscheibe 53 ist aus einer flachen Riemenscheibe ausgebildet, die im Durchmesser kleiner ist als der Riemenscheibenbereich 56 der festen Riemenscheibe 51, und auf der Innenseite der Spannriemenscheibe 52a angeordnet. Auf der Innenseite der Spannriemenscheibe 52a verläuft der flache Riemen 54 mit kurzer Länge zwischen der Reibungsoberfläche 51 der Riemenscheibe 51 und der Reibungsoberfläche 53a der bewegbaren Riemenscheibe 53.
Auf der Vorderendfläche des zylindrischen Bereichs 71 des Drehbauelements 52 ist das Druckmechanismusteil 55 zum Drücken einer Seite 54a (untere Seite in Fig. 25) des flachen Riemens 54 vorgesehen. Wie detailliert in Fig. 27 gezeigt, ist das Drückmechanismusteil 55 zusammengesetzt aus: einem metallischen Säulenteil 82, das die Seite 54a des flachen Riemens 54 von der Außenseite des Riemens 54 her drücken kann; und eine Kunstharzfeder 54, in der das Säulenteil 52 an seinem Ende eingefügt ist, und die an ihrem unteren Ende mit dem Haltebereich 83 des Drehbauelements 52 verbunden ist.
Im Raum zwischen dem Rückgehäuseteil 72 der festen Riemenscheibe 51 und dem Vordergehäuseteil 77 des Drehbauelementes 52 ist die Torsionsspiralfeder 61 zusammengedrückt eingesetzt. Die Torsionsspiralfeder 61 ist in ihrem Hauptbereich mit einer linkshändigen Windung versehen. Das hintere Ende 61a und das vordere Ende 61b verlaufen durch die Halteschlitze 74, 78 jeweils in radialer Richtung, so daß sie von diesem gehalten werden. Somit erzwingt die Torsionsspiralfeder 61 eine Drehung der Spannriemenscheibe 52a in der eingestellten Richtung A, um den Synchronriemen 19 zu drücken.
Somit wird gemäß dem obigen automatischen Spanner eine Seite 54a des flachen Riemens 54 von dem Drückmechanismusteil 55 gedrückt, und die bewegbare Riemenscheibe 53 wird nicht drehbar von dem Drehbauelement 52 gehalten. Dementsprechend wird bei der Drehung des Drehbauelements 52 zwischen dem flachen Riemen 54 und der Reibungsoberfläche 51a der festen Riemenscheibe 51 und zwischen dem flachen Riemen 54 und der Reibungsoberfläche 53a der bewegbaren Riemenscheibe 53 ein Haftung erzeugt, so daß das Drehbauelement 52 an den Widerstand seiner Drehung angepaßt ist. Das heißt, daß die Dämpfungskraft gegen die Drehkraft des Drehbauelements 52 und die Riemengegenkraft wirkt.
Dabei hängt, wenn das Drehbauelement 52 in die Drehrichtung A aufgrund der Kraft der Torsionsspiralfeder 61 dreht, d. h. in eine Richtung, in der das Drehbauelement 52 derart wirkt, daß die Seite 54a, die von dem Drückmechanismusteil 55 gedrückt wird, gespannt wird, die Seite 54b der gegenüberliegenden Seite des Riemens 54 durch, um die Spannung zu verringern, so daß die Haftung zwischen dem flachen Riemen 54 und der festen Riemenscheibe 51 oder der bewegbaren Riemenscheibe 53 verringert wird. Dementsprechend ist die Dämpfungskraft relativ zur Kraft der Torsionsspiralfeder 51 gering, so daß die Spannriemenscheibe 52a direkt in die Richtung drehen kann, in die der Riemen 54 gedrückt wird. Im Gegensatz dazu wird, wenn das Drehbauelement 52 aufgrund der Riemengegenkraft in die Richtung B entgegen der Drehrichtung A dreht, d. h. in eine Richtung, in der das Drehbauelement 52 derart wirkt, daß die Seite 54a, die von dem Drückmechanismusteil 55 gedrückt wird, durchhängt, die Seite 54a von dem Drückmechanismusteil 55 gedrückt, so daß die Spannung der Seite 54a nicht abfallen kann. Dementsprechend wird die Haftung zwischen dem flachen Riemen 54 und der jeweiligen Riemenscheibe 51, 53 aufrechterhalten, wodurch eine große Dämpfungskraft relativ zur Riemengegenkraft erzeugt wird.
Das heißt, daß zwei Arten von Dämpfungseigenschaften zum Dämpfen der Riemengegenkraft bei großen Kräften erzielbar sind.
Wenn die Drehkraft des Drehbauelementes 52 aufgrund der Riemengegenkraft steigt, steigt die Dämpfungskraft schrittweise an und das Verhältnis der Schlupferzeugung zwischen der flachen Riemenscheibe 54 und den Riemenscheiben 51, 53 steigt ebenfalls schrittweise an. Wenn die Drehkraft einen eingestellten Wert erreicht, steigt das Verhältnis der Schlupferzeugung abrupt auf annähernd 100% an, so daß die Dämpfungskraft relativ zur Riemengegenkraft einen im wesentlichen konstanten Wert annimmt. Somit wird obiger Schlupf bei übermäßiger Riemengegenkraft erzeugt, wodurch eine Ausfallschutzfunktion zum Verhindern eines Bruchs des flachen Riemens 54 erzielt wird.
Diese Ausführungsform eines automatischen Spanners weist eine einfache Struktur auf, ähnlich zu einem Riemenübertragungsmechanismus, der derart zusammengesetzt ist, daß eine Seite eines Übertragungsriemens von einem Drückmittel gedrückt wird, der zwischen zwei Riemenscheiben hindurch verläuft. Dementsprechend ist die Anzahl der Bauteile gering, und der Zusammenbau ist einfach durchführbar. Ferner können, da die Dämpfungskraft entsprechend der Spannungsänderung der jeweiligen Seiten 54a, 54b geändert wird, die Dämpfungseigenschaften durch Einstellen der Veränderung der Spannung der Seiten 54a, 54b eingestellt werden, wodurch die Dämpfungseigenschaften leicht einstellbar sind. Ferner kann, da die Dämpfungskraft erzeugt werden kann, ohne ein Betriebsmedium zu verwenden, das leicht von Temperatureinflüssen beeinflußt wird, wie ein Betriebsöl für einen hydraulischen automatischen Spanner, eine Dämpfungseigenschaft erzielt werden, die nicht leicht von Temperatureffekten beeinflußt wird.
Wenn ein automatischer Spanner dieser Ausführungsform mit einem hydraulischen automatischen Spanner verglichen wird, ist der hydraulische Spanner derart zusammengesetzt, daß ein Zylinder entlang der Verlaufsrichtung eines V-Riemens vorgesehen ist und die Betriebsrichtung einer Kolbenstange um z. B. 90º unter Verwendung eines Drehbauelements zum drehbaren Unterstützen einer Spannriemenscheibe umgewandelt wird. Auf der anderen Seite kann in einem automatischen Spanner gemäß dieser Ausführungsform, da das Drehbauelement 52 drehbar ist, das Drehbauelement 52 entlang der Verlaufsrichtung des Synchronriemens 19 angeordnet werden, indem das Drehbauelement 53 mit der Spannriemenscheibe 52a einstückig ausgebildet wird. Durch die Integration des Drehbauelements 52 und der Spannriemenscheibe 52a wird eine Kompaktheit und eine Gewichtsreduzierung erzielt und der Zeitaufwand für das Anbringen an den Motorblock 16 kann auf die Hälfte reduziert werden.
Da das Drückmechanismusteil 55 mit dem Drehbauelement 52 verbunden ist, so daß dieses gemeinsam mit dem Drehbauelement 52 dreht, ist das Verhältnis der Positionen des Drückmechanismusteils 55 und der Seite 54a zu drückenden des flachen Riemens 54 konstant. Dementsprechend kann die Seite 54a immer unter den gleichen Bedingungen gedrückt werden, unabhängig von den Drehpositionen des Drehbauelements 54, wodurch stabile Dämpfungseigenschaften erzielt werden. Ferner kann, da die Reibungsoberfläche 51a der festen Riemenscheibe 51 eine kreisförmige Form aufweist und der flache Riemen 54 endlos ist, die Dämpfungsfunktion an jeder Position um die Drehachse O1 des Drehbauelements 52 herum ausgeübt werden. Somit hängt, nach dem Anbringen an den Motorblock 16 der flache Riemen 54 durch, so daß das Drehbauelement 52 geeignet auf eine eingestellte Drehposition eingestellt werden kann. Dementsprechend kann das Anbringen durchgeführt werden, indem lediglich die Drehachse O1 positioniert wird, wodurch das Anbringen wesentlich vereinfacht wird.
Ferner sind, da der Wellenbereich 57, an dem die feste Riemenscheibe 51 drehbar befestigt ist, das Drehbauelement 52, die bewegbare Riemenscheibe 53 und der flache Riemen 54 auf einer Innenseite der Spannriemenscheibe 52a vorgesehen, so daß der automatische Spanner insgesamt kompakter ist. Dementsprechend ist die Abmessung in Richtung der Drehachse O1 verringert, so daß die Gesamtlänge des Kraftfahrzeugsmotors einschließlich dem automatischen Spanner verringert ist. Dies sind wesentliche Vorteile, wenn der automatische Spanner in einem Motorraum eines Kraftfahrzeugs angeordnet wird, der mit verschiedenen Arten von Vorrichtungen, Leitungen und Kabeln gefüllt ist, ohne daß freier Platz bleibt.
Bei der obigen Ausführungsform wird eine Seite 54a des flachen Riemens 54 von außen gedrückt. Die Seite 54a kann jedoch auch von der Innenseite her gedrückt werden.
Ferner wird bei obiger Ausführungsform immer lediglich eine Seite 54 gedrückt. Jedoch können beide Seiten 54a, 54b abwechselnd entsprechend der Drehrichtung des Drehbauelementes 52 gedrückt werden.
Ferner wird bei obiger Ausführungsform ein flacher Riemen 54 als Reibungsbauelement verwendet. Jedoch ist auch ein V-Riemen oder ein gerippter V-Riemen anwendbar. In solch einem Fall kann, wenn die Reibungsoberfläche entlang dem Schnittprofil des verwendeten Riemens verläuft, eine gute Haftung erzielt werden.
Im Gegensatz dazu kann ein Stahlriemen als Reibungsbauelement verwendet werden, so daß leicht Schlupf erzeugt werden kann.
Darüber hinaus sind bei obiger Ausführungsform die jeweiligen Reibungsoberflächen 51, 53a der festen Riemenscheibe 51 und der bewegbaren Riemenscheibe 53 kreisförmig ausgebildet. Die Reibungsoberflächen 51a, 53a können jedoch auch bogenförmig derart ausgebildet sein, daß die erforderliche Haftung mit den Reibungsbauelementen erzielt wird.
Bei der obigen Ausführungsform wird ein Schlupf zwischen dem Reibungsbauelement und jeder Riemenscheibe als Ausfallschutzfunktion verwendet. Jedoch kann, da eine Dämpfungskraft selbst in dem Zustand erzielbar ist, in dem Schlupf erzeugt wird, ein normaler Bereich der Dämpfungskraft eingestellt werden, so daß dieser ein Niveau aufweist, in dem die jeweiligen Schlupfverhältnisse in beiden Drehrichtungen des Drehbauelements 52 100% erreichen. In solch einem Fall kann bei einer Riemenscheibe, bei der ein Schlupf erzeugt wird, selbst falls das Drehbauelement 52 in eine der Richtungen dreht, ein Beschränkungsmittel zum Festhalten des flachen Riemens zusammen mit der Reibungsoberfläche der Riemenscheibe vorgesehen sein. Dadurch wird ein Schlupf des flachen Riemens 54 bei der Drehung des Drehbauelements 52 in die Richtung B entgegen der Drehrichtung A erlaubt, während ein Schlupf bei der Drehung des Drehbauelements 52 eine Richtung, in der die Dämpfungskraft gering ist, beschränkt wird, so daß der flache Riemen 54 in eine einzige Richtung umlaufen kann, und die Drehungen in beide Richtungen des Drehbauelementes 52 begleitet. Dementsprechend kann vermieden werden, daß die Haftung an der festen Riemenscheibe 51 und die Haftung an der bewegbaren Riemenscheibe 53 nur lokal an bestimmten Bereichen des flachen Riemens 54 anliegt. Somit wird die Last auf den flachen Riemen 54 gleichmäßig über den gesamten flachen Riemen 54 verteilt.
Ferner wird bei obiger Ausführungsform ein Endlosreibungsbauelement verwendet. Ein Reibungsbauelement mit Enden ist jedoch auch verwendbar. In diesem Fall wird anstatt der festen Riemenscheibe 51 eine feste Platte verwendet, an deren beiden Enden das Reibungsbauelement fest angebracht ist.

Claims

1. Automatischer Spanner zum Anlegen einer Kraft an einen Kraftübertragungsriemen (9, 19) und zum Dämpfen einer Gegenkraft von dem Kraftübertragungsriemen (9, 19), gekennzeichnet durch:

ein festes Bauelement (1, 11), das an einem festen Seitenträger (6, 16) befestigt ist und eine im wesentlichen bogenförmige Reibungsoberfläche (1a, 11f) auf seiner Außenseite aufweist;

ein Schwenkbauteil (3, 13), das drehbar von dem festen Bauteil (1, 11) unterstützt wird;

eine Spannriemenscheibe (8, 18), die um eine parallel zur Schwenkachse des Schwenkbauelements (3, 13) verlaufende Achse drehbar ist und an ihrer Außenseite den Kraftübertragungsriemen (9, 19) berührt;

ein elastisches Bauelement (7, 17) zum Erzwingen einer Drehung des Schwenkbauelements (3, 13) in eine solche Richtung, daß die Spannriemenscheibe (8, 18) eine Kraft auf den Kraftübertragungsriemen (9, 19) überträgt;

ein Spannungsumwandlungsbauelement (2, 12), das eine im wesentlichen bogenförmige Reibungsoberfläche (2b, 12d) aufweist und von dem Schwenkbauelement (3, 13) um eine versetzte Schwenkachse (o3) drehbar unterstützt wird, die von dem Mittelpunkt (o2) des Bogens der Reibungsoberfläche (2b, 12d) versetzt ist;

ein Reibungsbauelement (4, 14), das zwischen der Reibungsoberfläche (1a, 11f) des festen Bauelements (1, 11) und der Reibungsoberfläche (2b, 12d) des Spannungsumwandlungsbauelementes (2, 12) vorgesehen ist und

ein Drückbauelement (5, 15) zum Drücken des Spannungsumwandlungsbauelementes (2, 12), so daß dieses um seine versetzte Schwenkachse (o3) nach außen geschwenkt wird, so daß eine Anfangsspannung an das Reibungsbauelement (4, 14) angelegt wird;

wobei die versetzte Schwenkachse (o3) des Spannungsumwandlungsbauelementes (2, 12) an einem Ort angeordnet ist, der in die gleiche Richtung versetzt ist, wie die Drückrichtung des elastischen Bauelements (7, 17) relativ zu einer Linie (L1, T2), die den Mittelpunkt (o1) des Bogens der Reibungsoberfläche (1a, 11f) des festen Bauelements (1, 11) mit dem Mittelpunkt (o2) des Bogens der Reibungsoberfläche (2b, 12d) des Spannungsumwandlungsbauelementes (2, 12) verbindet.

2. Automatischer Spanner nach Anspruch 1, wobei das feste Bauelement (1, 11) oder das Spannungsumwandlungsbauelement (2, 12), das den Schlupf des Reibungsbauelementes (4, 14) erzeugt, wenn das Schwenkbauelement (3, 13) in eine Richtung entgegen der Versetzungsrichtung der versetzten Schwenkachse (o3) des Spannungsumwandlungsbauelementes (2, 12) aufgrund der Gegenkraft von dem Kraftübertragungsriemen (9, 19), welche auf die Spannriemenscheibe (8, 18) wirkt, geschwenkt wird, mit einem Einwegbeschränkungsmittel (31) zum Schwenken des Schlupfes des Reibungsbauelementes (4, 14) vorgesehen ist, wenn das aufgeschwenkte Bauteil (3, 13) in die Versetzungsrichtung der versetzten Schwenkachse (o3) des Spannungsumwandlungsbauelementes (2, 12) aufgrund der Kraft des elastischen Bauteils (7, 17), das auf das Schwenkbauteil (3, 13) wirkt, aufgeschwenkt wird und zum Ermöglichen eines Schlupfes des Reibungsbauelementes (4, 14), wenn das Schwenkbauelement (3, 13) in eine Richtung entgegen der Versetzungsrichtung der versetzten Schwenkachse (o3) des Spannungsumwandlungsbauelementes (2, 12) aufgrund der Gegenkraft des Kraftübertragungsriemens (9, 19) aufgeschwenkt wird die auf die Spannriemenscheibe (8, 18) wirkt.

3. Automatischer Spanner nach Anspruch 2, wobei die Reibungsoberfläche (1a, 11f) des festen Bauelementes (1, 11) und die Reibungsoberfläche (2b, 12b) des Spannungsumwandlungsbauelementes (2, 12) voneinander verschiedene Krümmungsradien aufweisen,

zwischen dem Reibungsbauelement (4, 14) und der Reibungsoberfläche (1a, 2b, 11f, 12d) mit dem geringsten Krümmungsradius ein Schlupf erzeugt wird, wenn das Schwenkbauelement (3, 13) entgegen der Versetzungsrichtung der versetzten Achse (o3) des Spannungsumwandlungsbauelementes (2, 12) aufgrund der Gegenkraft des Kraftübertragungsriemens (9, 19), die auf die Spannriemenscheibe (8, 18) wirkt, geschwenkt wird, und

das Einwegbeschränkungsmittel (31) das Reibungsbauelement (4, 14) gegen die Reibungsoberfläche (1a, 2b, 11f, 12d) mit dem geringsten Krümmunsradius drückt.

4. Automatischer Spanner nach Anspruch 2, wobei die Reibungsoberfläche (1a, 11f) des festen Bauelementes (1, 11) und die Reibungsoberfläche (2b, 12d) des Spannungsumwandlungsbauelementes (2, 12) voneinander verschiedene Reibungskoeffizienten relativ zum Reibungsbauelement (4, 14) aufweisen;

zwischen dem Reibungsbauelement (4, 14) und der Reibungsoberfläche (1a, 2b, 11f, 12d) mit dem geringsten Reibungskoeffizienten ein Schlupf erzeugt wird, wenn das Schwenkbauelement (3, 13) entgegen der Versetzungsrichtung der versetzten Schwenkachse (o3) des Spannungsumwandlungsbauelementes (2, 12) aufgrund der Gegenkraft des Kraftübertragungsriemens (9, 19), die auf die Spannriemenscheibe (8, 18) wirkt, aufgeschwenkt wird, und

das Einwegbeschränkungsmittel das Reibungsbauelement (4, 14) gegen die Reibungsoberfläche (1a, 2b, 11f, 12d) mit dem geringsten Reibungskoffizienten drückt.

5. Automatischer Spanner nach Anspruch 1, wobei das Spannungsumwandlungsbauelement (2, 12) aus einem ersten Spannungsumwandlungsbauelement (12) und einem zweiten Spannungsumwandlungsbauelement (22) zusammengesetzt ist, die jeweils eine im wesentlichen bogenförmige Reibungsoberfläche (12d, 22c) aufweisen,

das Reibungsbauelement (4, 14) aus einem ersten Reibungsbauelement (14) das zwischen der Reibungsoberfläche (11f) des festen Bauelementes (11) und der Reibungsoberfläche (12d) des ersten Spannungsumwandlungsbauelementes (12) hindurchgeführt ist, und einem zweiten Reibungsbauelement (24) zusammengesetzt ist, das zwischen der Reibungsoberfläche (11f) des festen Bauelementes (11) und der Reibungsoberfläche (22c) der zweiten Spannungsumwandlungsbauelementes (22) hindurchgeführt ist,

das Drückbauelement (5, 15) aus einem ersten Drückbauelement (15) zum Drücken des ersten Spannungsumwandlungsbauelementes (12), um eine Schwenkbewegung des ersten Spannungsumwandlungsbauelementes (12) um die versetzte Schwenkachse (o3) zu erzwingen, um eine Anfangsspannung an das erste Spannungsumwandlungsbauelement (14) anzulegen, und einem zweiten Spannungsumwandlungsbauelement (25) zum Drücken der zweiten Spannungsumwandlungsbauelement (22), um eine Schwenkbewegung um die versetzte Schwenkachse (o4) zu erzwingen, um eine Anfangsspannung an das zweite Reibungsbauelement (24) anzulegen, zusammengesetzt ist,

die versetzte Schwenkachse (o3) des ersten Spannungsumwandlungsbauelementes (12) in die gleiche Richtung versetzt ist, wie die Drückrichtung des elastischen Bauteils (17) relativ zu einer Linie (t2), die die Mittelpunkte der Bögen (o1, o2) der Reibungsoberflächen (11f, 12d) des festen Bauteils (11) und des ersten Spannungsumwandlungsbauteils (12) miteinander verbindet, und

die versetzte Schwenkachse (o4) des zweiten Spannungsumwandlungsbauelements (22) entgegen der Drückrichtung des elastischen Bauteils (17) relativ zur Linie (T2) versetzt ist, die die Mittelpunkte der Bögen (o1, o2) der Reibungsoberflächen (11f, 12d) des festen Bauteils (11) und des zweiten Spannungsumwandlungsbauteils (22) verbindet.

6. Automatischer Spanner nach einem der Ansprüche 1, 2, 3, 4 oder 5, wobei der Schwerpunkt des Spannungsumwandlungsbauteils (2, 12) auf der Seite gegenüber der Schwenkachse des Schwenkbauteils (3, 13) relativ zur Bewegungsbahn der versetzten Schwenkachse (o3) des Spannungsumwandlungsbauelementes (2, 12) beim Schwenken des Schwenkbauteils (3, 13) angeordnet ist.

7. Automatischer Spanner nach einem der Ansprüche 1, 2, 3, 4, 5 oder 6, wobei das Reibungsbauteil (4, 14) ein Endlosriemen ist.

8. Automatischer Spanner nach einem der Ansprüche 1, 2, 3, 4, 5, 6 oder 7, wobei der Kraftübertragungsriemen (9, 19) zum Antreiben eines Nebenaggregats eines Kraftfahrzeugmotors dient.

9. Automatischer Spanner nach einem der Ansprüche 1, 2, 3, 4, 5, 6 oder 7, wobei der Kraftübertragungsriemen (9, 19) zum Antreiben einer Nockenwelle eines Kraftfahrzeugmotors dient.