DE69723237T2

DE69723237T2 - Scheibe mit verstellbarem durchmesser

Info

Publication number: DE69723237T2
Application number: DE69723237T
Authority: DE
Inventors: Takao Osaka-shi TAMAGAWA; Toyohisa Osaka-shi ASAJI; Shinji Osaka-shi YASUHARA; Yasuhiko Osaka-shi HASUDA
Original assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Current assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Priority date: 1996-03-08
Filing date: 1997-03-07
Publication date: 2004-05-27
Anticipated expiration: 2017-03-08
Also published as: DE69723237D1; EP0884504A4; EP0884504A1; WO1997033105A1; EP0884504B1; US6129643A

Description

GEBIET DER TECHNIK
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Riemenscheibe mit veränderbarem Durchmesser, die ihren Wirkradius in bezug auf einen um sie herum gespannten Riemen verändern kann.
STAND DER TECHNIK
Herkömmlich werden Riemenübertragungssysteme zum Antreiben von Zusatzsystemen wie etwa eines Fahrzeugkompressors und der Olpumpe eines Kraftfahrzeugs verwendet.
Ein solches Riemenübertragungssystem ist so ausgebildet, daß es eine Antriebskraft von einer Kurbelwelle eines Motors auf ein Zusatzsystem durch Riemenscheiben und einen Riemen mit einem vorbestimmten Übersetzungsverhältnis überträgt. Daher nimmt die Drehgeschwindigkeit des Zusatzsystems mit zunehmender Drehgeschwindigkeit der Kurbelwelle zu. Der Betriebswirkungsgrad des Zusatzsystems wird im allgemeinen mit einer Zunahme seiner Drehgeschwindigkeit erhöht, aber der Wirkungsgrad neigt dazu abzunehmen, wenn die Drehgeschwindigkeit einen vorbestimmten Wert überschreitet. Daher führt ein Antreiben des Zusatzsystems mit einer höheren als einer erforderlichen Drehgeschwindigkeit zu Energieverschwendung und beeinflußt die Lebensdauer des Zusatzsystems nachteilig. Es ist daher ein Riemenübertragungssystem vorgeschlagen worden, das imstande ist, die Drehgeschwindigkeit eines Zusatzsystems einzustellen.
Ein solches Riemenübertragungssystem ist beispielsweise in der nicht geprüften JP-Patentveröffentlichung 2-500261 (W) angegeben. Das Riemenübertragungssystem gemäß dieser Druckschrift verwendet eine durchmesserveränderbare Riemenscheibe, die imstande ist, den Kontaktdurchmesser eines um sie herum gespannten Riemens zu ändern.
Die Riemenscheibe mit veränderbarem Durchmesser umfaßt eine Vielzahl von Riemeneingriffstangen, die in einer kreisförmigen Struktur um ihre Drehwelle herum angeordnet sind und von einer Vorspanneinrichtung elastisch und radial nach außen vorgespannt sind. Der Durchmesser der kreisförmigen Struktur ist gleich dem Wirkdurchmesser der Riemenscheibe mit veränderbarem Durchmesser. Die Vielzahl von Riemeneingriffstangen werden gegen eine Vorspannkraft gemeinsam radial nach innen bewegt, die von der Vorspanneinrichtung aufgebracht wird, um den Wirkradius der Riemenscheibe mit veränderbarem Durchmesser (den Kontaktradius des Riemens) zu verändern.
Dabei hat die Riemenscheibe mit veränderbarem Durchmesser ein Paar von Drehplatten, die einander gegenüberliegen und jeweils mit einer Vielzahl von Rillen ausgebildet sind, die radial und spiralförmig in entgegengesetzte Richtungen verlaufen. Gegenüberliegende Enden der jeweiligen Riemeneingriffstangen sind von entsprechenden Rillen der Drehplatten abgestützt. Somit kann der Wirkdurchmesser verändert werden, während die jeweiligen Riemeneingriffstangen in der kreisförmigen Struktur gehalten werden, während die Drehplatten relativ gedreht werden. Als Vorspanneinrichtung wird eine Dreh-Schraubenfeder verwendet, die zwischen den Drehplatten angeordnet und so ausgebildet ist, daß sie die Drehplatten in solche Richtungen drehend aufeinander zu vorspannt, daß der Wirkdurchmesser vergrößert wird.
Die Riemenscheibe mit veränderbarem Durchmesser gemäß der obigen Veröffentlichung hat eine große Zahl von Bauelementen, weil die Vielzahl von Riemeneingriffstangen vorgesehen ist. Außerdem sollten diese Riemeneingriffstangen zum Ändern des Durchmessers der kreisförmigen Struktur in der kreisförmigen Struktur gehalten werden. Daher ist die Konstruktion der Riemenscheibe mit veränderbarem Durchmesser kompliziert.
Wenn ferner die Vielzahl von Riemeneingriffstangen bewegt wird, um den Durchmesser der kreisförmigen Struktur zu verändern, tritt Reibungswiderstand zwischen den gegenüberliegenden Enden der jeweiligen Riemeneingriffstangen und den entsprechenden Radialrillen auf. Da die Vielzahl von Riemeneingriffstangen jeweils zwei Reibungspunkte haben, hat die Riemenscheibe mit veränderbarem Durchmesser eine große Zahl von Reibungspunkten. Infolgedessen unterliegt die Riemenscheibe mit veränderbarem Durchmesser einem starken Reibungswiderstand, was eine gleichmäßige Änderung der Drehgeschwindigkeit erschwert.
Der Durchmesser der kreisförmigen Struktur ist von den radialen Positionen der Riemeneingriffstangen abhängig, an denen eine von dem Riemen aufgebrachte Kraft, die die Riemeneingriffstangen radial einwärts vorspannt, mit einer Vorspannkraft der Dreh-Schraubenfeder als Vorspanneinrichtung im Gleichgewicht ist. Wenn also die Vorspannkraft klein ist, kann der Wirkdurchmesser der Riemenscheibe mit veränderbarem Durchmesser als empfindliche Reaktion auf eine Drehmomentschwankung variieren. Die Schwankung des Wirkdurchmessers der Riemenscheibe mit veränderbarem Durchmesser könnte durch Erhöhen der Vorspannkraft verhindert werden. Dies kann jedoch zu einer Erhöhung der Reibungsdrehkraft führen, was in einer weniger stoßfreien Änderung der Drehgeschwindigkeit und einem höheren Verlust von Antriebsdrehkraft resultiert.
Eine Riemenscheibe mit veränderbarem Durchmesser gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 ist beispielsweise in US 3 434 641 A angegeben.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer Riemenscheibe mit veränderbarem Durchmesser, die einfach aufgebaut ist und eine stoßfreie Änderung der Drehgeschwindigkeit erlaubt und gegenüber Drehmomentschwankungen weniger empfindlich ist, und bei der insbesondere die Drehkraftübertragung zwischen den Riemenscheiben und dem Riemen verbessert wird.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Gemäß der vorliegenden Erfindung weist die Riemenscheibe mit veränderbarem Durchmesser ferner ein ringförmiges Kraftübertragungselement auf, das eine Außenumfangsfläche hat, um die der Riemen herumgeführt ist. Das ringförmige Kraftübertragungselement wird von dem Paar von Drehmomentübertragungsflächen in einem Zustand gehalten, in dem das Kraftübertragungselement in bezug auf eine Achse des Paars von Riemenscheiben-Hauptkörpern exzentrisch bewegbar ist, so daß dadurch ein Drehmoment zwischen dem Riemen und dem Paar von Riemenscheiben-Hauptkörpern über das Kraftübertragungselement übertragen wird.
In dieser Betriebsart kann als Riemen ein Flachriemen anstatt ein Keilriemen verwendet werden. Außerdem kann das Kraftübertragungselement aus einem Material hergestellt sein, das von demjenigen des Riemens verschieden ist. Wenn der Riemen beispielsweise aus einem Kautschuk besteht, kann als Material für das Kraftübertragungselement ein Harz verwendet werden. Bei dem Kraftübertragungselement aus Harz ist die Wahrscheinlichkeit einer Blockierung an den Riemenscheiben-Hauptkörpern geringer, und es hat in bezug auf die Riemenscheiben-Hauptkörper einen größeren Reibungskoeffizienten.
Die Riemenscheibe mit veränderbarem Durchmesser, die imstande ist, ihren Wirkradius in bezug auf einen um sie herumgeführten Riemen zu ändern, weist folgendes auf: ein Paar von ringförmigen Riemenscheiben-Hauptkörpern, die um eine in einer vorbestimmten Drehrichtung drehende Welle herum angebracht sind; ein Paar von verjüngten Drehmomentübertragungsflächen, die jeweils an gegenüberliegenden Oberflächen des Paars von Riemenscheiben-Hauptkörpern ausgebildet sind und zwischen sich eine Haltenut zum direkten oder indirekten Halten des Riemens definieren; erste Koppeleinrichtungen zum Aneinanderkoppeln des Paars von Riemenscheiben-Hauptkörpern auf eine miteinander drehbare Weise, während gleichzeitig zugelassen wird, daß sich das Paar von Riemenscheiben-Hauptkörpern relativ zueinander in Axialrichtung bewegt; eine Vorspanneinrichtung zum Vorspannen des Paars von Riemenscheiben-Hauptkörpern aufeinander zu; und ein Paar von zweiten Koppeleinrichtungen zum Koppeln des Paars von Riemenscheiben-Hauptkörpern mit der Drehwelle für die Drehmomentübertragung auf diese, wobei das Paar von zweiten Koppeleinrichtungen ein Paar von Umwandlungseinrichtungen aufweist, um Drehbewegungen der entsprechenden Riemenscheiben-Hauptkörper relativ zu der Drehwelle in Axialbewegungen der entsprechenden Riemenscheiben-Hauptkörper umzuwandeln, um das Paar von Riemenscheiben-Hauptkörpern um gleiche Hubstrecken aufeinander zu zu bewegen.
Wenn in dieser Betriebsart eine auf einen gespannten Bereich des Riemens aufgebrachte Spannkraft aufgrund einer Drehmomentschwankung erhöht wird, wird auf die Riemenscheiben-Hauptkörper eine Kraft aufgebracht, die die Riemenscheiben-Hauptkörper voneinander weg bewegt, so daß der gespannte Riemenbereich radial einwärts in Bezug auf die Riemenscheiben-Hauptkörper bewegt wird. Andererseits wird das übertragene Drehmoment in eine solche Kraft umgewandelt, daß die Riemenscheiben-Hauptkörper durch die Umwandlungseinrichtungen aufeinander zu bewegt werden, und somit wird die Kraft, die die Riemenscheiben-Hauptkörper voneinander weg zu bewegen trachtet, durch die Kraft, die die Riemenscheiben-Hauptkörper aufeinander zu zu bewegen trachtet, plus die Vorspannkraft der Vorspanneinrichtung ausgeglichen. Somit ändert sich der Wirkradius der Riemenscheibe mit veränderbarem Durchmesser auch dann nicht, wenn eine Drehmomentschwankung vorliegt, die einen bestimmten Wert nicht überschreitet. Die Umwandiungseinrichtungen bringen die Kraft richtig auf, so daß die Riemenscheiben-Hauptkörper entsprechend der Größe eines Lastdrehmoments aufeinander zu bewegt werden. Somit kann die von der Vorspanneinrichtung aufzubringende Vorspannkraft verringert werden, wodurch die Reibungsverluste minimiert werden.
Da ferner die Umwandlungseinrichtungen der vorliegenden Erfindung die Riemenscheiben-Hauptkörper um die gleichen Hubstrecken aufeinander zu bewegen, wird die Mittellinie des Riemens in Breitenrichtung (die Mittellinie entlang der Laufrichtung des Riemens) auch dann gleichbleibend gehalten, wenn sich der Wirkradius der Riemenscheibe mit veränderbarem Durchmesser ändert.
Es versteht sich, daß die konischen Drehmomentübertragungsflächen nicht nur linear geneigte Flächen, sondern auch gekrümmt geneigte Flächen einschließen.
Gemäß einer anderen bevorzugten Betriebsart der vorliegenden Erfindung weist die erste Koppeleinrichtung Eingriffsvorsprünge und Eingriffsausnehmungen auf, die an den jeweiligen Riemenscheiben-Hauptkörpern ausgebildet sind, und der Eingriffsvorsprung und die Eingriffsausnehmung, die an dem einen der Riemenscheiben-Hauptkörper ausgebildet sind, sind jeweils in Eingriff mit der Eingriffsausnehmung und dem Eingriffsvorsprung, die an dem anderen Riemenscheiben-Hauptkörper ausgebildet sind.
In dieser Betriebsart dienen die Riemenscheiben-Hauptkörper auch als Koppeleinrichtung. Daher kann die Konstruktion der Riemenscheibe mit veränderbarem Durchmesser mit einer geringeren Zahl von Komponenten gegenüber dem Fall, in dem zusätzliche Koppeleinrichtungen verwendet werden, vereinfacht werden.
Die Riemenscheibe mit veränderbarem Durchmesser weist ferner bevorzugt ein Trägheitselement, das relativ zu dem Kraftübertragungselement bewegbar ist, und ein elastisches Stützelement auf zum elastischen Abstützen des Trägheitselements in Bezug auf das Kraftübertragungselement. In diesem Fall wirken das Trägheitselement und das elastische Stützelement als dynamischer Dämpfer zur Dämpfung von Schwingungen des Kraftübertragungselements. Dadurch können die Schwingungen des Kraftübertragungselements drastisch verringert werden. Als elastisches Stützelement ist ein elastisches Element etwa aus einem Kautschuk, einem Harz oder einem Metall sowie ein Öl und ein Fett mit viskoelastischen Eigenschaften verwendbar.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung weist die Vorspanneinrichtung ein elastisches Element auf, das in einem Gehäuseraum vorgesehen ist, der zwischen der Drehwelle und dem Paar von Riemenscheiben-Hauptkörpern definiert ist.
Dabei kann die Größe des elastischen Elements gegenüber einem Fall verringert werden, in dem ein elastisches Element als Vorspanneinrichtung an einer Querseite der Riemenscheiben-Hauptkörper vorgesehen ist. Da das elastische Element einwärts von den Riemenscheiben-Hauptkörpern vorgesehen ist, ist das elastische Element gegenüber dem Eindringen von Fremdstoffen wie Staub und Wasser weniger gefährdet. Dadurch kann die Alterung des elastischen Elements verhindert werden.
Gemäß noch einer anderen bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung hat das Paar von Riemenscheiben-Hauptkörpern jeweils Bereiche, die sich von gegenüberliegenden Seiten davon in entgegengesetzte Richtungen erstrecken, und das elastische Element drückt die entgegengesetzt verlaufenden Bereiche voneinander weg, um das Paar von Riemenscheiben-Hauptkörpern aufeinander zu vorzuspannen.
Bei dieser Ausführungsform werden auf die jeweiligen Riemenscheiben-Hauptkörper gleiche Druckkräfte aufgebracht. Daher bringen die Riemenscheiben-Hauptkörper gleiche Kräfte auf, um den Riemen oder das Kraftübertragungselement zwischen sich zu halten. Da die Hubstrecke des elastischen Elements gleich der Summe der Hubstrecken der Riemenscheiben-Hauptkörper gesetzt werden kann, kann die von dem elastischen Element aufzubringende Kraft zum Drücken der Riemenscheiben-Hauptkörper auf die Hälfte der Kraft verringert werden, die in einem Fall notwendig ist, in dem das elastische Element so ausgebildet ist, daß es nur auf einen der Riemenscheiben-Hauptkörper Druck aufbringt. Daher kann die Größe des elastischen Elements weiter verringert werden.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein Vertikalschnitt, der eine Riemenscheibe mit veränderbarem Durchmesser gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, die einen Zustand einnimmt, in dem sie den maximalen Kontaktradius hat;
2 ist ein Schema, das ein Riemenübertragungssystem unter Verwendung der Riemenscheibe mit veränderbarem Durchmesser von 1 zum Antreiben eines Zusatzsystems eines Motors zeigt;
3 zeigt eine Beziehung zwischen der Drehgeschwindigkeit eines Motors und der Drehgeschwindigkeit des Zusatzsystems;
4 ist ein Vertikalschnitt der Riemenscheibe mit veränderbarem Durchmesser, die einen Zustand einnimmt, in dem sie einen zwischen dem maximalen und dem minimalen Kontaktradius liegenden Zwischen-Kontaktradius hat;
5 ist eine Vorderansicht eines Riemenscheiben-Hauptkörpers;
6 ist ein Vertikalschnitt einer Riemenscheibe mit veränderbarem Durchmesser gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
7 ist eine Seitenansicht der Riemenscheibe mit veränderbarem Durchmesser gemäß 6;
8A und 8B sind schematische Schnittansichten von Hauptbereichen einer Riemenscheibe mit veränderbarem Durchmesser gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung; dabei zeigt 8A einen Zustand, in dem die Riemenscheibe den maximalen Kontaktradius hat, und 8B zeigt einen Zustand, in dem die Riemenscheibe den minimalen Kontaktradius hat;
9 zeigt eine Beziehung zwischen dem Kontaktradius und der Distanz zwischen Riemenscheiben-Hauptkörpern bei der Ausführungsform der 8A und 8B;
10 ist eine Schnittansicht eines Kraftübertragungsrings einer Riemenscheibe mit veränderbarem Durchmesser gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
11 ist ein Vertikalschnitt einer Riemenscheibe mit veränderbarem Durchmesser gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die einen Zustand einnimmt, in dem sie den maximalen Wirkradius hat;
12 ist eine halbseitige Ansicht der in 11 gezeigten Riemenscheibe mit veränderbarem Durchmesser;
13 ist eine perspektivische Explosionsansicht, die einen Riemenscheiben-Hauptkörper und ein Führungselement der in 11 gezeigten Riemenscheibe mit veränderbarem Durchmesser zeigt;
14 ist eine perspektivische Explosionsansicht des Führungselements, das an einer Außenumfangsfläche eines Eingriffsvorsprungs des Riemenscheiben-Hauptkörpers bei der Riemenscheibe mit veränderbarem Durchmesser von 11 angebracht ist;
15 ist eine teilweise weggebrochene Perspektivansicht, die das Führungselement der Riemenscheibe mit veränderbarem Durchmesser von 11 zeigt;
16 ist eine schematische Perspektivansicht, die einen Zustand zeigt, in dem das Führungselement und ein Koppelelement mit dem Eingriffsvorsprung des Riemenscheiben-Hauptkörpers der Riemenscheibe mit veränderbarem Durchmesser von 11 kombiniert sind;
17 ist eine perspektivische Explosionsansicht, die einen Zustand zeigt, in dem das Koppelelement mit den vorher vereinigten Riemenscheibenkörpern der Riemenscheibe mit veränderbarem Durchmesser von 11 kombiniert werden soll;
18 ist eine vergrößerte Schnittansicht eines Innenumfangsbereichs der Riemenscheibe mit veränderbarem Durchmesser von 11;
19 ist eine perspektivische Explosionsansicht des Koppelelements und einer Drehwelle der Riemenscheibe mit veränderbarem Durchmesser von 11; und
20 ist ein schematischer Vertikalschnitt, der die Riemenscheibe mit veränderbarem Durchmesser von 11 zeigt, die einen Zustand einnimmt, in dem sie den kleinsten Wirkradius hat.
BESTE ART DER DURCHFÜHRUNG DER ERFINDUNG
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachstehend beschrieben, wobei als Riemenscheibe mit veränderbarem Durchmesser nur eine Antriebsscheibe in einem riemengetriebenen Motorzusatzsystem verwendet wird. Als angetriebene Riemenscheiben können jedoch eine oder mehrere Riemenscheiben mit veränderbarem Durchmesser in einem einzigen System verwendet werden, und in diesem Fall ist es nicht erforderlich, als Antriebsscheibe eine Riemenscheibe mit veränderbarem Durchmesser zu verwenden.
Erste Ausführungsform
Unter Bezugnahme auf die 1 bis 5 wird eine erste bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. 2 zeigt schematisch insgesamt ein Riemenantriebssystem, das einer Kraftmaschine zugeordnet ist, die eine Reihe von Zusatzsystemen aufweist, die jeweils über einen Riemen 2 angetrieben werden (diese Zusatzsysteme sind hier durch Riemenscheiben angedeutet).
Diese Zusatzsysteme sind nur beispielhaft und sind beispielsweise eine Luftpumpe, eine Lichtmaschine 4, ein Kompressor 5 für eine Klimaanlage, eine Pumpe 6 für eine Servolenkung und eine Wasserpumpe, die von einer Riemenscheibe mit veränderbarem Durchmesser 8 angetrieben werden, die mit einer Kurbelwelle der Kraftmaschine gekoppelt ist. Ein stufenloses Antriebssystem 1 zur Übertragung einer Antriebskraft auf die jeweiligen Zusatzsysteme umfaßt den Riemen 2, die Riemenscheibe 8 mit veränderbarem Durchmesser, die Riemenscheiben der Zusatzsysteme 3 bis 7, eine Spanneinrichtung 200 zum Regulieren des Übersetzungsverhältnisses der Riemenscheibe 8 mit veränderbarem Durchmesser, einen Hydraulikzylinder 260 als Fluiddruckbetätiger, eine Steuereinheit 12 und Drehzahlsensoren 13 und 14. In 2 ist die Spanneinrichtung 200 schematisch angedeutet.
Eine Leitrolle 9 ist zwischen der Riemenscheibe der Lichtmaschine 4 und der Riemenscheibe des Kompressors 5 der Klimaanlage angeordnet, so daß die Winkel (Kontaktwinkel) des Riemens 2 in bezug auf die beiden Scheiben richtig eingestellt werden.
Eine Spannrolle 10 der Spanneinrichtung 200 zum Einstellen der Spannung des Riemens 2 ist zwischen der Riemenscheibe der Luftpumpe 3 und der Riemenscheibe der Lichtmaschine 4 angeordnet. Die Spannrolle 10 kann von dem Hydraulikzylinder 260 zwischen einer ersten Position, die durch eine Vollinie bezeichnet ist, und einer zweiten Position, die durch eine Strichlinie in 2 bezeichnet ist, verlagert werden. Wenn sich die Spannrolle in der ersten Position befindet, hat die Riemenscheibe 8 mit veränderbarem Durchmesser den maximalen Kontaktradius (den maximalen Wirkradius) in bezug auf den Riemen 2. Wenn sich die Spannrolle in der zweiten Position befindet, hat die Riemenscheibe 8 mit veränderbarem Durchmesser den kleinsten Kontaktradius (den minimalen Wirkradius). Insbesondere ist ein Kraftübertragungsring 20 gegenüber der Achse der Riemenscheibe 8 mit veränderbarem Durchmesser außermittig, wie eine Strichlinie zeigt. Das Konzept des Kontaktradius und des Wirkradius wird noch im einzelnen beschrieben.
Gemäß 3 wird der stufenlos einstellbare Antrieb erhalten durch Einstellen des Kontaktradius (Wirkradius) auf einen gewünschten Wert zwischen dem maximalen und dem minimalen Wert. Alternativ kann ein einsteilbarer Vielstufen-Antrieb verwendet werden, der erhalten wird durch Verlagern der Spannrolle 10 in eine von einer Vielzahl von vorbestimmten Schaltpositionen.
Die Bewegung der Spannrolle 10 wird von der Steuereinheit 12 gesteuert. Die Steuereinheit 12 empfängt ein Ausgangssignal des ersten Drehzahlsensors 13 als Zustandsmengensensor zur Erfassung der Drehzahl der Riemenscheibe 8 mit veränderbarem Durchmesser und ein Ausgangssignal des zweiten Drehzahlsensors 14 als Zustandsgrößensensor zum Erfassen der Drehzahl der Leitrolle 9. Die Drehzahl der Riemenscheibe 8 mit veränderbarem Durchmesser ist gleich der Drehzahl der Kraftmaschine, und die Drehzahl der Leitrolle 9 entspricht der Laufgeschwindigkeit des Riemens 2.
Bei einem von der Steuereinheit 12 ausgeführten Steuervorgang wird die Drehzahl der Kraftmaschine auf der Basis des Ausgangssignals des ersten Drehzahlsensors 13 bestimmt, und wenn die Drehzahl der Kraftmaschine einen bestimmten Wert unterschreitet, werden die Drehzahlen der Zusatzsysteme jeweils höher als die Drehzahl der Kraftmaschine eingestellt, indem die Spannrolle in die erste Position verlagert wird. Wenn die Drehzahl der Kraftmaschine den bestimmten Wert nicht unterschreitet, werden die Drehzahlen der Zusatzsysteme jeweils niedriger als die Drehzahl der Kraftmaschine eingestellt, indem die Spannrolle in die zweite Position verlagert wird. Außerdem bestimmt die Steuereinheit 12 die Laufgeschwindigkeit des Riemens 2 auf der Basis des Ausgangssignals des zweiten Drehzahlsensors 14 und stellt die Verlagerung der Spannrolle 10 mittels des Hydraulikzylinders 260 so ein, daß das Verhältnis der Laufgeschwindigkeit des Riemens zu der Drehzahl der Krafmaschine auf einem bestimmten Wert gehalten wird. Das Übersetzungsverhältnis unterliegt einer Abweichung von einem Anfangswert infolge der Dehnung des Riemens 2 im Langzeitbetrieb, aber diese Anordnung verhindert die Abweichung des Übersetzungsverhältnisses, so daß dieses auf dem Anfangswert gehalten wird.
Gemäß 1 weist die Riemenscheibe 8 mit veränderbarem Durchmesser als Hauptkomponenten auf: (1) eine zylindrische Drehwelle 15, die koaxial mit der Kurbelwelle der Kraftmaschine so gekoppelt ist, daß sie gemeinsam mit dieser gedreht wird; (2) einen ersten und einen zweiten Riemenscheiben-Hauptkörper 18 und 19, die mit der Drehwelle 15 auf damit drehbare Weise in Schraubeingriff mit einem ersten bzw. zweiten Gewindebereich 16 bzw. 17 gekoppelt sind, wobei diese Gewindebereiche mit gleicher Ganghöhe gegenläufig an dem Umfang der Drehwelle 15 ausgebildet sind; (3) den Kraftübertragungsring 20 (der auch als Exzenterring 20 bezeichnet wird) als Kraftübertragungselement, der in eine V-förmige Nut 21 eingesetzt ist, die zwischen den Riemenscheiben-Hauptkörpern 18 und 19 auf solche Weise definiert ist, daß der Kraftübertragungsring 20 in Bezug auf eine Achse 15a der Drehwelle 15 exzentrisch bewegbar ist, wie 4 zeigt; und (4) eine ringförmige Tellerfeder 22 als Vorspanneinrichtung zum Vorspannen des ersten Riemenscheiben-Hauptkörpers 18 zu dem zweiten Riemenscheiben-Hauptkörper 19 hin.
Der Innenumfang der Tellerfeder 22 ist von einem Stützring 25 abgestützt, der um die Drehwelle 15 herum so angeordnet ist, daß die Axialbewegung der Tellerfeder begrenzt ist.
Der Riemen 2 ist ein Flachriemen, der beispielsweise Keilrippen hat, so daß sein Innenumfang eine ausreichende Kontaktfläche hat. Der Exzenterring 20 ist ein ringförmiges Element mit Trapezquerschnitt und hat eine an seinem Außenumfang ausgebildete Übertragungsfläche 20a zur Kraftübertragung auf den Riemen 2. Die Übertragungsfläche 20a ist mit Umfangsnuten ausgebildet, die mit den Rippen des Riemens 2 in Eingriff sind.
Der Kontaktradius D ist eine Distanz zwischen der Achse 15a der Drehwelle 15 und einem radial mittigen Abschnitt eines Bereichs einer der Drehkraftübertragungsflächen 18a und 19a, die mit der entsprechenden lateralen Seitenfläche des Kraftübertragungsrings 20 in Kontakt ist. Der Wirkradius S ist eine Distanz zwischen der Achse 15a der Drehwelle 15 und dem Innenumfang des Riemens 2, der radial außerhalb des vorgenannten Kontaktbereichs liegt.
Die zylindrische Drehwelle 15 ist mit einem Bolzen 24 an der Kurbelwelle 23 befestigt. 26 bezeichnet einen Keil zum Verbinden der Kurbelwelle 23 mit der Drehwelle 15, so daß sie gemeinsam drehbar sind. Der erste Außengewindebereich 16 liegt näher an der Kraftmaschine als der zweite Außengewindebereich 17. Wenn die Drehwelle 15 in Richtung X gemäß einem Pfeil in 1 um ihre Achse 15a gedreht wird, dienen der erste Außengewindebereich 16 und der zweite Außengewindebereich 17 als Rechtsgewinde (das durch Drehen der Welle in einer zu der Richtung X entgegengesetzten Richtung in den ersten Riemenscheiben-Hauptkörper 18 eingedreht wird) bzw. als Linksgewinde (das durch Drehen der Welle in Richtung X in den zweiten Riemenscheiben-Hauptkörper 19 eingedreht wird), gesehen entlang der Richtung Y, die durch einen zu der Achse 15a der Drehwelle parallelen Pfeil angedeutet ist.
Da die Gewinderichtungen des ersten und des zweiten Außengewindebereichs 16 und 17 wie oben beschrieben vorgegeben sind, bewirkt die von der Tellerfeder 22 aufgebrachte Vorspannkraft zum Vorspannen des ersten Riemenscheiben-Hauptkörpers 18 in Y-Richtung, daß die Riemenscheiben-Hauptkörper 18 und 19 sich um die Drehwelle 15 in der zu der X-Richtung entgegengesetzten Richtung drehen, wodurch sie gleichbeabstandet aufeinander zu bewegt werden. Wenn umgekehrt die Riemenscheiben-Hauptkörper 18 und 19 um die Drehwelle 15 in X-Richtung gedreht werden, werden die Riemenscheiben-Hauptkörper 18 und 19 gleichbeabstandet voneinander weg bewegt (siehe die 1 und 4).
Die Riemenscheiben-Hauptkörper 18 und 19 haben im wesentlichen gleiche Gestalt mit der Ausnahme, daß der erste Riemenscheiben-Hauptkörper 18 einen ringförmigen Vorsprung 181 hat, der mit einem Außenumfang der Tellerfeder 22 in Eingriff ist.
Unter Bezugnahme auf 1 und auf 5, die eine Vorderansicht des Riemenscheiben-Hauptkörpers 18 (19) ist, hat der erste Riemenscheiben-Hauptkörper 18 folgendes: (1) einen Hauptbereich 18b aus einer ringförmigen Platte, die eine konische Fläche 18a als Drehkraftübertragungsfläche hat, die die V-förmige Nut 21 definiert; (2) eine Vielzahl von gekrümmten Eingriffsvorsprüngen 18c, die in Umfangsrichtung gleichbeabstandet vorgesehen sind und axial von dem Hauptbereich 18b vorstehen; (3) gekrümmte Eingriffsnuten 18d, die zwischen jeweiligen benachbarten Paaren von Eingriffsvorsprüngen 18c gebildet sind und sich von dem ringförmigen Hauptbereich nach innen öffnen; und (4) einen ersten Innengewindeabschnitt 18e, der an proximalen Bereichen der Eingriffsvorsprünge 18c an dem Innenumfang des Hauptbereichs 18b gebildet ist, um mit dem ersten Außengewindeabschnitt 16 in Eingriff gebracht zu werden.
Gleichermaßen hat der zweite Riemenscheiben-Hauptkörper 19 einen Hauptbereich 19b mit einer konischen Fläche 19a als Drehmomentübertragungsfläche, eine Vielzahl von Eingriffsvorsprüngen 19c, Eingriffsnuten 19d und einen zweiten Innengewindeabschnitt 19e zum Eingriff mit dem zweiten Außengewindeabschnitt 17. Die Eingriffsvorsprünge 18c des ersten Riemenscheiben-Hauptkörpers 18 sind mit den Eingriffsnuten 19d des zweiten Riemenscheiben-Hauptkörpers 19 in Eingriff, wogegen die Eingriffsvorsprünge 19c des zweiten Riemenscheiben-Hauptkörpers 19 mit den Eingriffsnuten 18d des ersten Riemenscheiben-Hauptkörpers 18 in Eingriff sind.
Die Außenumfangsflächen der Eingriffsvorsprünge 18c und 19c der Riemenscheiben-Hauptkörper 18 und 19 sitzen lose an den Innenflächen der Eingriffsnuten 19d und 18d der Riemenscheiben-Hauptkörper 19 und 18. Daher stützen sich die Riemenscheiben-Hauptkörper 18 und 19 auf drehbare und axial bewegbare Weise aneinander ab. Die Eingriffsvorsprünge 18c und 19c und die Eingriffsnuten 18d und 19d bilden die erste Koppeleinrichtung zum Koppeln der Riemenscheiben-Hauptkörper 18 und 19 miteinander derart, daß sie gemeinsam drehbar und relativ zueinander axial bewegbar sind. Da die Riemenscheiben-Hauptkörper 18 und 19 auch als die erste Koppeleinrichtung dienen, hat die Riemenscheibe mit veränderbarem Durchmesser eine vereinfachte Konstruktion mit einer geringeren Zahl von Bauelementen.
Eine Schraubverbindungseinrichtung, die aus dem ersten Außengewindeabschnitt 16 und dem ersten Innengewindeabschnitt 18e besteht, und eine Schraubverbindungseinrichtung, die aus dem zweiten Außengewindeabschnitt 17 und dem zweiten Innengewindeabschnitt 19e besteht, bilden die zweite Koppeleinrichtung. Die Schraubverbindungseinrichtungen bilden jeweils die Umwandlungseinrichtung T (auch als Drehkraftnockeneinrichtung T bezeichnet). Da die Schraubverbindungseinrichtungen jeweils Bereiche aufweisen, die gegenläufige Gewinde aufweisen, werden die Riemenscheiben-Hauptkörper 18 und 19 gleichbeabstandet aufeinander zu und voneinander weg bewegt, wenn die gemeinsam drehbaren Riemenscheiben-Hauptkörper 18 und 19 um die Drehwelle 15 relativ gedreht werden. Daher wird die Mittellinie des Riemens 2 in der Breitenrichtung auch dann gleichbleibend gehalten, wenn sich der Kontaktradius ändert.
Die Drehkraftnockeneinrichtung T hat die folgende Bedeutung. Wenn die Riemenscheibe mit veränderbarem Durchmesser als Antriebsscheibe wie bei den Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung dient, bringt das Lastdrehmoment eine solche Kraft auf, daß eine Phasenverschiebung der Riemenscheiben-Hauptkörper 18 und 19 relativ zu der Drehwelle 15 in der zu der Drehrichtung der Drehwelle 15 entgegengesetzten Richtung (in der zu der Richtung X entgegengesetzten Richtung) bewirkt wird. Die Kraft, die die Tendenz hat, die Phasenverschiebung zu bewirken, wird in eine solche Kraft umgewandelt, daß die Riemenscheiben-Hauptkörper 18 und 19 durch die Drehkraftnockeneinrichtungen T, die aus den Schraubverbindungseinrichtungen bestehen, aufeinander zu bewegt werden. Diese Kraft wird weiter in eine solche Kraft umgewandelt, daß ein Bereich des Exzenterrings 20 (wie 4 zeigt) über die konischen Flächen 18a und 19a in Bezug auf die Riemenscheibe 8 mit veränderbarem Durchmesser radial nach außen bewegt wird.
Wenn beispielsweise durch das Anfahren eines Zusatzsystems eine Drehmomentschwankung auftritt, besteht die Wahrscheinlichkeit, daß ein Teil des Exzenterrings 20, der mit dem Riemen 2 in Berührung ist, die Distanz zwischen den Riemenscheiben-Hauptkörpern 18 und 19 zwangsläufig vergrößert und sich dadurch in bezug auf die Riemenscheibe 8 mit veränderbarem Durchmesser radial nach innen bewegt. Die radiale Einwärtsbewegung des Kraftübertragungsrings 20 wird jedoch durch die Vorspannkraft, die von der Tellerfeder 22 aufgebracht wird, und die Kraft, die dazu führt, daß der Exzenterring 20 radial nach außen bewegt wird, verhindert.
Der Umwandlungs-Wirkungsgrad bei der Umwandlung des Lastdrehmoments in die Kraft, die bewirkt, daß der Exzenterring 20 in bezug auf die Riemenscheibe 8 mit veränderbarem Durchmesser radial nach außen bewegt wird, kann durch richtige Vorgabe der Neigungswinkel der konischen Flächen 18a und 19a, des Reibungskoeffizienten des Exzenterrings 20 an den konischen Flächen 18a und 19a und des Gewinde-Wirkungsgrads der Gewinde-Festlegungseinrichtungen der Drehkraftnockeneinrichtungen T eingestellt werden, und der kritische Zugspannungswert des Riemens 2, der erforderlich ist, um der radialen Einwärtsbewegung des Exzenterrings 20 standzuhalten, kann durch den Umwandlungs-Wirkungsgrad vorher eingestellt werden. Somit erhöht die automatische Spanneinrichtung 10 die Spannung des Riemens auf mehr als den kritischen Spannungswert, um den Kontaktradius der Riemenscheibe 8 mit veränderbarem Durchmesser zu ändern.
Der Gewinde-Wirkungsgrad kann ohne weiteres durch richtiges Einstellen des Gewindesteigungswinkels der Gewindeabschnitte (z. B. 45°) eingestellt werden.
Mit zunehmendem Lastdrehmoment nimmt die Kraft zu, die bewirkt, daß die Riemenscheiben-Hauptkörper 18 und 19 aufeinander zu bewegt werden, so daß der Exzenterring 20 dazwischen fester gehalten werden kann. Daher kann ein Schlupf des Exzenterrings 20 zwischen den Riemenscheiben-Hauptkörpern 18 und 19 verhindert werden, wodurch ein Übertragungsverlust infolge von Schlupf eliminiert wird.
Gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird auch dann, wenn die Schwankung des Lastdrehmoments auftritt und eine Kraft aufbringt, um den Kontaktradius der Riemenscheibe mit veränderbarem Durchmesser zu verkleinern, eine Gegenkraft zu dieser Kraft durch die Drehkraftnockeneinrichtungen T erzeugt. Somit kann eine Änderung des Kontaktradius der Riemenscheibe 8 mit veränderbarem Durchmesser, die sonst infolge der Schwankung des Lastdrehmoments auftritt, vermieden werden.
Da die Gegenkraft entsprechend der Größe des Lastdrehmoments erzeugt werden kann, kann die von der Tellerfeder 22 aufzubringende Vorspannkraft verringert werden. Infolgedessen können die Reibungsverluste des Übertragungsdrehmoments verringert werden.
Ferner ist die Riemenscheibe mit veränderbarem Durchmesser so ausgebildet, daß der Riemen 2 zwischen dem Paar von ringförmigen Riemenscheiben-Hauptkörpern 18 und 19 abgestützt ist, und daher hat die Riemenscheibe mit veränderbarem Durchmesser eine vereinfachte Konstruktion und geringere Größe gegenüber der herkömmlichen Riemenscheibe mit veränderbarem Durchmesser, so daß der Reibungswiderstand verringert werden kann. Die Verminderung des Reibungswiderstands und die Verringerung der Reibungsverluste infolge der Vorspannkraft der Tellerfeder 22 erlauben eine gleichmäßigere Änderung der Drehzahl.
Zweite Ausführungsform
Die 6 und 7 zeigen eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Unter Bezugnahme auf diese Figuren sind die Unterschiede zwischen dieser und der ersten Ausführungsform die folgenden:

(1) Die erste Koppeleinrichtung zum Koppeln eines ersten und eines zweiten Riemenscheiben-Hauptkörpers 27 und 28 miteinander derart, daß sie gemeinsam drehbar sind, umfaßt eine Vielzahl von Bolzen 29, die sich durch die Riemenscheiben-Hauptkörper 27 und 28 erstrecken, und Muttern 30, die an den distalen Enden der jeweiligen Bolzen 29 befestigt sind;
(2) die Riemenscheiben-Hauptkörper 27 und 28 sind um die Drehwelle 15 herum über Buchsen 31 und 32 abgestützt; und
(3) ein Paar von Tellerfedern 33 und 34 ist vorgesehen, um die Riemenscheiben-Hauptkörper 27 und 28 aufeinander zu vorzuspannen.

Die Riemenscheiben-Hauptkörper 27 und 28 haben die gleiche Gestalt, sind jedoch in unterschiedlichen Orientierungen angeordnet. Der erste Riemenscheiben-Hauptkörper 27 hat: (1) einen Hauptbereich 27b aus einer ringförmigen Platte, die eine konische Fläche 27a als Drehkraftübertragungsfläche hat, die eine V-förmige Nut 21 definiert; (2) einen zylindrischen Bereich 27c, der sich von dem Innenumfang des Hauptbereichs 27b konzentrisch mit dem Hauptbereich 27b erstreckt; (3) eine Eingriffsausnehmung 27d, die in dem Innenumfang des zylindrischen Bereichs 27c gebildet und mit der Buchse 31 im Preßsitz verbunden ist; (4) einen ersten Innengewindeabschnitt 27e, der an dem Innenumfang des zylindrischen Bereichs 27c gebildet ist; und (5) eine Vielzahl von Bolzendurchgangslöchern 27f, die in Umfangsrichtung gleichbeabstandet in dem zylindrischen Bereich 27c gebildet sind und sich axial von dem zylindrischen Bereich 27c erstrecken, um die jeweiligen Bolzen 29 aufzunehmen.
Gleichermaßen hat der zweite Riemenscheiben-Hauptkörper 28 einen Hauptbereich 28b mit einer konischen Fläche 28a als Drehkraftübertragungsfläche, einen zylindrischen Bereich 28c, eine Eingriffsausnehmung 28d, einen zweiten Innengewindeabschnitt 28e und Bolzendurchgangslöcher 28f.
Ein Außenumfangsbereich der Drehwelle 15 zwischen dem ersten und dem zweiten Außengewindeabschnitt 16 und 17 definiert eine Gleitfläche 15b, die mit der Buchse 31 in Gleitkontakt zu bringen ist.
Jeder Bolzen 29 hat einen Kopf 29a, einen langgestreckten zylindrischen gewindelosen Schaftbereich 29b und einen Gewindebereich 29c. Der Gewindebereich 29c ist mit der erwähnten Mutter 30 und einer Sicherungsmutter 35 verschraubt. Stützringe 36 und 37 zur Abstützung der Innenumfangsränder der Tellerfedern 33 und 34 sind in Dreheingriff mit den Schaftbereichen 29b der Bolzen 29. Daher wird hier der Stützring 25, der bei der ersten Ausführungsform verwendet wird, nicht verwendet. Eine Axialbewegung des einen Stützrings 36 wird durch die Köpfe 29a der Bolzen 29 begrenzt, während eine Axialbewegung des anderen Stützrings 37 durch die Muttern 30 begrenzt wird.
Die Buchsen 38 zur axialen Gleitabstützung der Schaftbereiche 29c sind im Preßsitz mit den Bolzendurchgangslöchern 27f und 27f der Riemenscheiben-Hauptkörper 27 und 28 verbunden. 15c bezeichnet eine Keilnut, die einen Keil 26 zum Eingriff der Drehwelle 15 mit dem Festlegeelement 24 aufnimmt. In 6 bezeichnet 39 Schlitze, die radial in den Tellerfedern 33 und 34 ausgebildet sind, um den Tellerfedern 33 und 34 eine größere Flexibilität zu verleihen. Da diese Ausführungsform abgesehen von den vorstehenden Aspekten im wesentlichen die gleiche Konstruktion wie die erste Ausführungsform hat, sind die übrigen Komponenten mit den gleichen Bezugszeichen wie die erste Ausführungsform versehen und werden nicht im einzelnen erläutert.
Gemäß der zweiten Ausführungsform kann die Änderung des Kontaktradius der Riemenscheibe 8 mit veränderbarem Durchmesser infolge einer Schwankung des Lastdrehmoments wie bei der ersten Ausführungsform vermieden werden. Durch das Vorsehen des Paars von ringförmigen Riemenscheiben-Hauptkörpern 27 und 28 kann die vereinfachte Konstruktion und die Größenverringerung der Riemenscheibe mit veränderbarem Durchmesser erzielt werden. Außerdem bietet die zweite Ausführungsform verschiedene Wirkungsweisen, die eine gleichmäßige Änderung der Drehzahl mit geringeren Reibungsverlusten ermöglichen.
Dritte Ausführungsform
Die 8A und 8B zeigen Hauptbereiche einer Riemenscheibe mit veränderbarem Durchmesser gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Unter Bezugnahme auf die 8A und 8B sind die Unterschiede zwischen dieser und der in 1 gezeigten Ausführungsform, daß Drehkraftübertragungsflächen 40a und 41a von Riemenscheiben-Hauptkörpern 40 und 41 zwischen sich eine V-förmige Nut definieren, jeweils eine nach innen gekrümmte Fläche haben, und daß Seitenflächen 42b eines Exzenterrings 42 (die mit der Drehkraftübertragungsfläche 40a und 41a in Reibungseingriff zu bringen sind) jeweils eine nach außen gekrümmte Fläche haben. 42 bezeichnet eine Übertragungsfläche für die Kraftübertragung auf den Flachriemen 2.
In dem Zustand, in dem der Exzenterring 42 den maximalen Kontaktradius (D = D1) gemäß 8A zeigt, werden Kontaktpunkte P1, die an einer relativ radial äußeren Seite des Exzenterrings liegen, in Kontakt mit den Riemenscheiben-Hauptkörpern 40 und 41 gebracht. In dem Zustand, in dem der Exzenterring 42 den minimalen Kontaktradius (D = D2) gemäß 8B zeigt, werden Kontaktpunkte P2, die an einer relativ radial inneren Seite des Exzenterrings liegen, mit dem Riemenscheiben-Hauptkörpern 40 und 41 in Kontakt gebracht.
Wenn die Kontaktflächen der Riemenscheiben-Hauptkörper und des Exzenterrings wie bei den Ausführungsformen der 1 und 6 linear geneigt sind, kann der Kontaktradius D nicht drastisch geändert werden, wie eine Strichpunktlinie in 9 zeigt. Bei der vorliegenden Ausführungsform kann jedoch der Kontaktradius D (eine Distanz zwischen der Achse der Riemenscheiben-Hauptkörper 40 und 41 und dem Kontaktpunkt P1 oder P2) fortschreitend geändert werden, während die Distanz zwischen den jeweiligen Riemenscheiben-Hauptkörpern 40 und 41 größer wird, wie eine Vollinie in 9 zeigt. Infolgedessen kann das Übersetzungsverhältnis größer gemacht werden, ohne die Riemenscheiben-Hauptkörper 40 und 41 größer zu machen. Beispielsweise kann das Übersetzungsverhältnis von 1,75, das erhalten wird, wenn die Drehkraftübertragungsflächen linear geneigte Flächen sind, auf 2 vergrößert werden.
Bei dieser Ausführungsform kann die Änderung des Kontaktradius größer gemacht werden, weil die Kontaktpunkte an dem Exzenterring 42 um eine vorbestimmte Distanz radial nach innen verlagert werden können, d. h. von den Kontaktpositionen P1 für den maximalen Kontaktradius (siehe 8A) zu den Kontaktpositionen P2 für den minimalen Kontaktradius (siehe 8B). Anders ausgedrückt ist der Grund hierfür, daß der Exzenterring in Bezug auf die Riemenscheiben-Hauptkörper 40 und 41 in größerem Maß radial einwärts verlagert werden kann. Wenn die Riemenscheiben-Hauptkörper und der Exzenterring jeweils eine linear geneigte Fläche haben, werden die Kontaktpunkte an dem Exzenterring ungeachtet der Änderung des Kontaktradius gleichbleibend gehalten.
Die nach innen gekrümmten Flächen der Drehkraftübertragungsflächen 40a und 41a können jeweils einen Krümmungsradius haben, der gleich oder verschieden von dem Krümmungsradius der nach außen gekrümmten Flächen der seitlichen Flächen 42b des Exzenterrings 42 ist. In jedem Fall ist es wichtig, daß die Kontaktpunkte an dem Exzenterring 42 verlagert werden können. Die nach innen und außen gekrümmten Flächen können jeweils zwei unterschiedliche Krümmungsradien haben, aber zwei gekrümmte Flächen, die die unterschiedlichen Krümmungsradien haben, sollten stufenlos verbunden werden, um eine Diskontinuität (oder einen Stoß) zu vermeiden, die verursacht werden könnte, wenn sich der Kontaktpunkt über die Grenze zwischen den beiden Flächen bewegt. Zur Vermeidung der Diskontinuität wird es bevorzugt, einen einzigen Krümmungsradius zu verwenden.
Vierte Ausführungsform
10 zeigt einen Exzenterring einer Riemenscheibe mit veränderbarem Durchmesser gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Bei der vierten Ausführungsform ist ein Exzenterring 43, der hinsichtlich der Gestalt des Innenumfangsbereichs von dem Exzenterring 42 der Ausführungsform der 8A und 8B verschieden ist, mit einem dynamischen Dämpfer 44 ausgestattet, um Vibrationen des Exzenterrings 43 zu verhindern. Der Innenumfangsbereich des Exzenterrings 43 hat einen Abschnitt 43c mit kleinem Durchmesser und ein Paar von Abschnitten 43d mit großem Durchmesser, die an gegenüberliegenden Seiten des Abschnitts mit kleinem Durchmesser vorgesehen sind. Der dynamische Dämpfer 44 ist mit Stufenflächen 43e gekoppelt, die den Abschnitt 43c mit kleinem Durchmesser mit dem Paar von Abschnitten 43d mit großem Durchmesser verbinden.
Der dynamische Dämpfer 44 weist auf: (1) ein Ringelement 45 als Gewichtselement (auch als Trägheitselement bezeichnet), das in Bezug auf den durchmesserkleinen Abschnitt 43c des Exzenterrings 43 radial innen angeordnet ist und eine vorbestimmte Masse hat; und (2) ein Paar von ringförmigen Gummiplatten 46 als elastisches Element zur elastischen Abstützung des Ringelements 45, indem Seitenflächen 45a des Ringelements 45 mit den entsprechenden Stufenflächen 43e verbunden werden.
Das Ringelement 45, das von dem Paar von Gummiplatten 46 elastisch abgestützt ist, vibriert parallel zu der Achse des Exzenterrings 43, während es die Gummiplatten 46 verformt. Somit wird die Schwingungsenergie des Exzenterrings 43 gedämpft, so daß die Schwingungsamplitude drastisch verringert werden kann. Wenn der Exzenterring 43 außermittig ist, ist nur eine von diametral entgegengesetzten Seiten des Exzenterrings 43 durch die Riemenscheiben-Hauptkörper 40 und 41 abgestützt, während die andere Seite frei ist. Daher hat der Exzenterring 43 eine Tendenz, in Querrichtung zu vibrieren. Durch das Vorsehen des dynamischen Dämpfers 44 wird jedoch die Schwingungsamplitude drastisch verringert.
Der dynamische Dämpfer ist nicht auf die vorstehende Konstruktion beschränkt, sondern es können verschiedene bekannte dynamische Dämpfer mit einem Gewichtselement und einem elastischen Element verwendet werden. Beispielsweise kann ein sogenannter viskoelastischer Dämpfer verwendet werden, der so ausgebildet ist, daß eine Kugel als Gewichtselement in einer in dem Exzenterring gebildeten Ausnehmung vorgesehen und die Ausnehmung mit einem Öl oder Fett als dem elastischen Element, das eine vorbestimmte Viskoelastizität hat, gefüllt und hermetisch verschlossen wird.
Fünfte Ausführungsform
Unter Bezugnahme auf die 11 bis 20 wird eine Riemenscheibe mit veränderbarem Durchmesser gemäß einer fünften Ausführungsform erläutert.
Gemäß 11 weist die Riemenscheibe 8 mit veränderbarem Durchmesser als ihre Hauptkomponenten auf: (1) eine zylindrische Drehwelle 302, die koaxial mit einer Kurbelwelle 301 einer Kraftmaschine gekoppelt ist und gemeinsam mit dieser rotiert; (2) ein Paar von Riemenscheiben-Hauptkörpern 305 und 306, die gleich drehbar miteinander und außerdem gleich drehbar mit der Drehwelle 302 über ein Paar von Koppelelementen 303 und 304 gekoppelt sind; (3) einen Kraftübertragungsring 309, der in eine zwischen den Riemenscheiben-Hauptkörpern 305 und 306 definierte V-förmige Nut 307 eingepaßt und so ausgebildet ist, daß er in Bezug auf eine Achse 308 der Drehwelle 302 exzentrisch bewegbar ist; und (4) eine Mehrzahl von Paaren von ringförmigen Tellerfedern 310 und 310 als Vorspanneinrichtungen zum Vorspannen der jeweiligen Riemenscheiben-Hauptkörper 305 und 306 aufeinander zu über die Koppelelemente 303 und 304.
Die Drehwelle 302 ist an der Kurbelwelle 301 mit einem Bolzen 312 befestigt. Die Drehwelle 302 und die Kurbelwelle 301 drehen gleich.
Ein Riemen 2 ist ein Flachriemen wie etwa ein Keilriemen mit V-Querschnitt, der spitz zulaufende (z. B. V-förmige) Rippen 2b hat, die an seiner Innenumfangsfläche 2a ausgebildet sind und sich in Laufrichtung erstrecken, so daß eine ausreichende Kontaktfläche gegeben ist. Der Kraftübertragungsring 309 ist ein Ringelement mit Trapezquerschnitt und hat an seinem Außenumfang eine Übertragungsfläche 313 für die Kraftübertragung auf den Riemen 2. Die Übertragungsfläche 313 ist mit Umfangsnuten 314 ausgebildet, in die die Rippen 2b des Riemens 2 eingreifen.
Die V-Nut 307 ist durch gegenüberliegende Oberflächen 315 und 316 der Riemenscheiben-Hauptkörper 305 und 306 definiert. Gegenüberliegende seitliche Umfangsflächen 317 und 318 des Kraftübertragungsrings 309 werden mit den gegenüberliegenden Oberflächen 315 bzw. 316 zur Kraftübertragung in Kontakt gehalten.
Gemäß den 11 und 13 hat der Riemenscheiben-Hauptkörper 305 einen ringförmigen Hauptbereich 321, der die verjüngte Oberfläche 315 zur Bildung der V-Nut 307 hat. Eine Vielzahl von gekrümmten Eingriffsvorsprüngen 322 sind in Umfangsrichtung gleichbeabstandet an einem Innenumfangsbereich des Hauptbereichs 321 so vorgesehen, daß sie davon in einer Axialrichtung (zu dem anderen Riemenscheiben-Hauptkörper 306 hin) vorspringen. Der Hauptbereich 321 hat eine Vielzahl von gekrümmten Eingriffsnuten 323, die zwischen jeweiligen benachbarten Paaren von Eingriffsvorsprüngen 322 an seinem Innenumfangsbereich gleichbeabstandet an dem Umfang ausgebildet sind. Ferner hat der Hauptbereich 321 einen zylindrischen Bereich 324, der an einer der Oberfläche 315 gegenüberliegenden Oberfläche vorgesehen ist. Die Riemenscheiben-Hauptkörper 305 und 306 haben jeweils in Querrichtung symmetrische Gestalt. Ebenso wie der Riemenscheiben-Hauptkörper 305 hat der Riemenscheiben-Hauptkörper 306 einen Hauptbereich 321, Eingriffsvorsprünge 322 und einen zylindrischen Bereich 324.
Gemäß den 11 bis 14 ist an einer Innenumfangsfläche des zylindrischen Bereichs 324 eine Vielzahl von Führungselementen 325 vorgesehen, die die Riemenscheiben-Hauptkörper 305 und 306 bei einer Axialbewegung derselben relativ zueinander führen. Diese Führungselemente 325 haben jeweils gekrümmte Gestalt und bedecken Außenumfangsbereiche der Eingriffsvorsprünge 322 der jeweiligen Riemenscheiben-Hauptkörper 305 und 306. Die Führungselemente 325 sind jeweils in eine Vielzahl von gekrümmten Festlegenuten 326 eingesetzt und darin festgelegt, wobei die Festlegenuten umfangsmäßig gleichbeabstandet in der Innenumfangsfläche des zylindrischen Bereichs 324 gebildet sind. Wie 15 zeigt, hat jedes Führungselement 325 einen Führungskörper 327 aus einer gekrümmten Platte mit kleinem Reibungskoeffizienten sowie ein den Außenrand des Führungskörpers abdeckendes Dichtelement 328 beispielsweise aus einem Kautschuk.
Ein Gleitlager wie etwa eine zylindrische Buchse könnte anstelle der Führungselemente verwendet werden, um die Riemenscheiben-Hauptkörper 305 und 306 relativ zueinander axial bewegbar zu führen, aber dabei besteht die Gefahr, daß Schmiermittel oder Schmierfett, das in die Buchse gefüllt ist, daraus austritt. Da ferner ein mit der Buchse in Gleitkontakt zu bringender Abschnitt sich nicht notwendigerweise über die Gesamtlänge der Buchse erstreckt, ist das Vorsehen einer Buchse im Hinblick auf Platzeinsparung und Festigkeit nicht vorteilhaft. Deshalb sind die gekrümmten Führungselemente 325 in Kontakt mit den Außenumfangsbereichen der jeweiligen Eingriffsvorsprünge 322 vorgesehen, wie 16 zeigt. Da die Dichtelemente 328 jeweils an den Randbereichen der Eingriffsvorsprünge 322 anliegen, um darin befindliches Schmieröl oder Schmierfett am Austreten durch die Randbereiche der Eingriffsvorsprünge 322 nach außen zu hindern, wie ein Pfeil 329 in 16 zeigt, kann ein Austritt von Schmiermittel oder dergleichen mit Sicherheit verhindert werden.
Wie 17 zeigt, erstrecken sich die Eingriffsvorsprünge 322 des einen Riemenscheiben-Hauptkörpers 305 und 306 durch die Eingriffsnuten 323 des anderen Riemenscheiben-Hauptkörpers, so daß die Riemenscheiben-Hauptkörper 305 und 306 in Verkeilungseingriff miteinander gemeinsamen drehbar gehalten werden, während sie gleichzeitig eine axiale Relativbewegung ausführen können. Dabei dienen die Eingriffsvorsprünge 322 der Riemenscheiben-Hauptkörper 305 und 306 als Bereiche, die von ihren gegenüberliegenden Seiten in entgegengesetzte Richtungen durch ihre Gegenstück-Riemenscheiben-Hauptkörper verlaufen. Die Eingriffsvorsprünge 322 und die Eingriffsnuten 323 bilden die erste Koppeleinrichtung.
Der linke Riemenscheiben-Hauptkörper 306 in 11 ist in Verkeilungseingriff mit dem rechten Koppelelement 303 und dreht sich gemeinsam mit diesem. Der rechte Riemenscheiben-Hauptkörper 305 in 11 ist in Verkeilungseingriff mit dem linken Koppelelement 304 und dreht sich gemeinsam mit diesem. Unter spezieller Bezugnahme auf 17 hat jedes Koppelelement 303 und 304 eine Vielzahl von Eingriffsvorsprüngen 331, die in Umfangsrichtung gleichbeabstandet an einem Außenumfangsbereich des zylindrischen Bereichs 330 an einem Ende davon vorgesehen sind. Der Verkeilungseingriff wird dadurch erzielt, daß die Eingriffsvorsprünge 331 mit den Eingriffsvorsprüngen 332 der entsprechenden Riemenscheiben-Hauptkörper 305 und 306 in Eingriff gebracht werden. Die Koppelelemente 303 und 304 sind durch Stopper 333 von Sprengringen, die jeweils an den Innenumfangsbereichen der Eingriffsvorsprünge 332 der Riemenscheiben-Hauptkörper 305 und 306 festgelegt sind, an einem axialen Zurückziehen gehindert. Die Stopper 333 sind jeweils in Nuten eingepaßt, die in den Innenumfangsbereichen der Eingriffsvorsprünge 332 der Riemenscheiben-Hauptkörper 305 und 306 gebildet sind.
Gemäß 18 ist die vorher erwähnte Vielzahl von ringförmigen Tellerfedern 310 und 310 in einem Gehäuseraum 334 untergebracht, der von den Koppelelementen 303 und 304 zwischen der Außenumfangsfläche der Drehwelle 302 und den Innenumfangsflächen der Riemenscheiben-Hauptkörper 305 und 306 definiert ist. Die ringförmigen Tellerfedern 310 und 310 sind koaxial mit der Drehwelle 302 angeordnet. Die äußere Begrenzung des Gehäuseraums 334 ist durch ein Paar von dünnwandigen Zylindern 335 und 336 definiert, die als Dichtelemente wirken, die auf die Außenumfangsflächen der Koppelelemente 303 und 304 aufgesetzt sind. Der dünnwandige Zylinder 335 ist in den dünnwandigen Zylinder 336 in überlappter Gleitbeziehung eingepaßt. Daher kann die Überlappungsstrecke dieser dünnwandigen Zylinder variieren, während sich die Koppelelemente 303 und 304 in Axialrichtung relativ zueinander bewegen. Die dünnwandigen Zylinder 335 und 336 bestehen beispielsweise aus dünnem rostfreiem Stahlblech.
Da der Gehäuseraum 334 von den dünnwandigen Zylindern 335 und 336 umgeben ist, kann ein Austreten des eingefüllten Schmiermittels oder dergleichen mit Sicherheit verhindert werden. Das Vorhandensein der genannten Dichtelemente 328 gewährleistet zusätzlich, daß ein Austritt des Schmiermittels oder dergleichen verhindert wird.
Die Tellerfedern 310 und 310 sind in einer abwechselnd umgekehrten Beziehung angeordnet, so daß die Riemenscheiben-Hauptkörper 305 und 306 über die Koppelelemente 303 und 304 voneinander weg vorgespannt werden. Dabei werden die Koppelelemente 303 und 304 von den Tellerfedern 310 und 310 ständig an die jeweiligen Stopper 333 gedrückt. Die Tellerfedern 310 und 310 werden daher von den Koppelelementen 303 und 304 in Axialrichtung zusammengedrückt oder druckentlastet, um die entsprechenden Riemenscheiben-Hauptkörper 305 und 306 gemeinsam in Axialrichtung zu bewegen. Daher ist eine Änderung der Breite der V-Nut 307, die zwischen den Riemenscheiben-Hauptkörpern 305 und 306 definiert ist, gleichgesetzt mit der Summe der Hubstrecken der Vielzahl von Tellerfedern 310 und 310.
Gemäß 11 sind die Koppelelemente 303 und 304 jeweils auf der Außenumfangsfläche der Drehwelle 302 von einem Gleitlager 340 wie etwa einer Metallbuchse drehbar abgestützt. Ferner sind die Koppelelemente 303 und 304 mit der Drehwelle 302 in Nockeneingriff. Wie insbesondere 19 zeigt, hat jedes Koppelelement 303 und 304 eine Vielzahl von Eingriffsvorsprüngen 332, die in Umfangsrichtung gleichbeabstandet an seiner Innenumfangsfläche vorgesehen sind. Die Eingriffsvorsprünge 332 sind jeweils in eine Vielzahl von Eingriffsnuten 337 eingesetzt, die in axial gegenüberliegenden Endbereichen der zylindrischen Drehwelle 302 umfangsmäßig gleichbeabstandet ausgebildet sind.
Die Eingriffsvorsprünge 332 sind jeweils mit den Eingriffsnuten 337 in Eingriff, wobei schräge Nockenflächen 338 der Eingriffsvorsprünge 332 in Kontakt mit schrägen Nockenflächen 339 der Eingriffsnuten 337 gehalten werden. Die Neigung jeder Nockenfläche 338 des Koppelelements 303 ist winkelmäßig entgegengesetzt zu der Neigung jeder der Nockenflächen 338 des Koppelelements 304 (ebenso ist die Neigung jeder Nockenfläche 339 an einem Ende der Drehwelle 302 winkelmäßig entgegengesetzt zu der Neigung jeder Nockenfläche 339 an anderen Ende der Drehwelle 302). Wenn also eine Phasenverschiebung zwischen den Koppelelementen 303 und 304 in bezug auf die Drehwelle 302 auftritt, werden die Koppelelemente 303 und 304 in Axialrichtung um gleiche Distanzen in entgegengesetzte Richtungen verlagert. Infolgedessen werden die Riemenscheiben-Hauptkörper 305 und 306 um gleiche Abstände aufeinander zu und voneinander weg bewegt.
Die Paare von Nockenflächen 338 und 339, die die Drehwelle 302 mit den Koppelelementen 303 und 304 verbinden, bilden die Drehkraftnockeneinrichtungen T. Wenn die gemeinsam drehbaren Riemenscheiben-Hauptkörper 305 und 306 relativ zu der Drehwelle 302 gedreht werden, werden die Riemenscheiben-Hauptkörper 305 und 306 von den Drehkraftnockeneinrichtungen T in Axialrichtung um gleiche Abstände aufeinander zu und voneinander weg bewegt. Die Koppelelemente 303 und 304 und die entsprechenden Drehkraftnockeneinrichtungen T bilden die zweite Koppeleinrichtung.
Auch wenn eine Schwankung des auf die Riemenscheibe 8 mit veränderbarem Durchmesser aufgebrachten Lastdrehmoments eine Kraft aufbringt, die den Wirkradius der Riemenscheibe 8 mit veränderbarem Durchmesser zu verringern trachtet, wird von den Drehkraftnockeneinrichtungen T eine dieser Kraft entgegenwirkende Kraft erzeugt. Somit kann eine Änderung des Wirkradius der Riemenscheibe 8 mit veränderbarem Durchmesser infolge von Schwankungen des Lastdrehmoments verhindert werden.
Mit zunehmendem Lastdrehmoment kann die Kraft, die aufzubringen ist, um die Riemenscheiben-Hauptkörper 305 und 306 aufeinander zu zu bewegen, von den Drehkraftnockeneinrichtungen T erhöht werden, so daß der Kraftübertragungsring 309 noch fester zwischen den Riemenscheiben-Hauptkörpern gehalten werden kann. Somit wird ein Schlupf des Kraftübertragungsrings 309 in bezug auf die Riemenscheiben-Hauptkörper 305 und 306 verhindert, und Übertragungsverluste infolge von Schlupf werden somit eliminiert.
Da insbesondere die Gegenkraft entsprechend der Größe des Lastdrehmoments erzeugt wird, kann die auf die Tellerfedern 310 und 310 aufzubringende Kraft vermindert werden. Infolgedessen können Reibungsverluste des Übertragungsdrehmoments verringert werden.
Der Umwandlungs-Wirkungsgrad bei der Umwandlung des Lastdrehmoments in die Kraft, die wirksam ist, um den Kraftübertragungsring 309 von der Riemenscheibe 8 mit veränderbarem Durchmesser radial nach außen zu bewegen, kann dadurch eingestellt werden, daß die Neigungswinkel der konischen Flächen 315 und 316, der Reibungskoeffizient des Kraftübertragungsrings 309 an den Flächen 315 und 316 sowie der Übertragungs-Wirkungsgrd der Nockeneinrichtungen der Drehkraftnockeneinrichtungen T richtig vorgegeben werden, und der kritische Spannungswert des Riemens 2, der erforderlich ist, um der radialen Einwärtsbewegung des Kraftübertragungsrings 309 standzuhalten, kann vorher durch den Umwandlungs-Wirkungsgrad eingestellt werden. Daher erhöht die vorher erwähnte Spannrolle 10 die Spannung des Riemens über den kritischen Spannungswert hinaus, um den Wirkradius der Riemenscheibe 8 mit veränderbarem Durchmesser zu ändern. Der Übertragungs-Wirkungsgrad der Nockeneinrichtungen kann ohne weiteres eingestellt werden, indem die Neigungswinkel der Nockenflächen 338 und 339 richtig gewählt werden.
Gemäß der fünften Ausführungsform sind die Tellerfedern 310 und 310 als elastisches Element in dem Gehäuseraum 334 angeordnet, der einwärts von den Riemenscheiben-Hauptkörpern 305 und 306 liegt, und daher kann das elastische Element gegenüber dem Fall verkleinert werden, in dem das elastische Element an der Querseite eines der Riemenscheiben-Hauptkörper vorgesehen ist. Insbesondere sind die Tellerfedern 310 und 310 als elastisches Element koaxial mit der Drehwelle 302 vorgesehen, so daß das elastische Element weiter verkleinert werden kann, um so die Riemenscheibe 8 mit veränderbarem Durchmesser kleiner zu machen. Da die Tellerfedern einwärts von den Riemenscheiben-Hauptkörpern 305 und 306 liegen, ist das elastische Element dem Eindringen von Staub, Wasser und dergleichen weniger ausgesetzt. Somit kann eine Alterung der Tellerfedern 310 und 310 verhindert und ihre Standzeit verlängert werden.
Die äußere Begrenzung des Gehäuseraums 334 ist durch das Paar von dünnwandigen Zylindern 335 und 336 definiert, die in Überlappung miteinander auf die Koppelelemente 303 und 304 aufgesetzt sind. Daher kann eine Alterung der Tellerfedern 310 und 310 aufgrund eines Eindringens von Wasser und dergleichen verhindert werden. Außerdem kann ein Austritt von Schmiermittel oder dergleichen, das in die Zylinder gefüllt ist, mit Sicherheit verhindert werden. Der Betrag der Überlappung der dünnwandigen Zylinder 335 und 336 kann durch Verschieben der dünnwandigen Zylinder in Bezug aufeinander geändert werden, während gleichzeitig zufriedenstellende Dichteigenschaften gewährleistet sind, ohne daß eine relative Axialbewegung der Riemenscheiben-Hauptkörper 305 und 306 zueinander behindert wird.
Ferner spannen die Tellerfedern 310 und 310 die Riemenscheiben-Hauptkörper 305 und 306 über die Koppelelemente 303 und 304 vor, und somit werden die Riemenscheiben-Hauptkörper 305 und 306 mit gleichen Kräften gleichmäßig druckbeaufschlagt. Infolgedessen können die Riemenscheiben-Hauptkörper 305 und 306 den Kraftübertragungsring 309 mit gleichmäßigen Kräften halten.
Da die Tellerfedern 310 und 310 auf die Riemenscheiben-Hauptkörper 305 und 306 Druck aufbringen, kann die Summe der Verlagerungsstrecken der Riemenscheiben-Hauptkörper 305 und 306 gleichgesetzt werden mit der Summe der Hubstrecken der Vielzahl von Tellerfedern 310 und 310. Infolgedessen kann die Gesamthubstrecke gegenüber dem Fall verdoppelt werden, in dem das elastische Element einen der Riemenscheiben-Hauptkörper von seiner Querseite druckbeaufschlagt, so daß die auf das elastische Element aufzubringende elastische Kraft um die Hälfte verringert werden kann. Daher kann die Größe des elastischen Elements weiter verringert werden, um dadurch die Riemenscheibe 8 mit veränderbarem Durchmesser kleiner zu machen.
Wenn eine Tellerfeder beispielsweise an der rechten Seite des rechten Riemenscheiben-Hauptkörpers 305 in 11 vorgesehen wäre, wäre der Raum, in dem die Tellerfeder angeordnet ist, ein toter Raum. Bei der fünften Ausführungsform kann jedoch der tote Raum eliminiert werden. Wenn die Riemenscheibe mit veränderbarem Durchmesser mit der Kurbelwelle 301 der Kraftmaschine wie bei dieser Ausführungsform gekoppelt ist, kann beispielsweise ein dynamischer Dämpfer in diesem Raum angeordnet sein.
Wenn die Riemenscheibe 8 mit veränderbarem Durchmesser bei der fünften Ausführungsform beispielsweise als eine angetriebene Riemenscheibe verwendet wird, ist die Neigung der Nockenfläche der Drehkraftnockeneinrichtung T derart, daß eine Phasenverschiebung zwischen den Riemenscheiben-Hauptkörpern 305 und 306 in Richtung der Rotation der Drehwelle 302 in eine Bewegung der Riemenscheiben-Hauptkörper 305 und 306 aufeinander zu umgewandelt werden kann. Dabei ist anders als in dem Fall, in dem die Riemenscheibe mit veränderbarem Durchmesser als Antriebsscheibe verwendet wird, die Nockenfläche der Drehkraftnockeneinrichtung T in einer Richtung geneigt, die zu der Drehrichtung entgegengesetzt ist.
Ferner kann die in der Ausführungsform von 1 beschriebene Schraubverbindungseinrichtung als die Drehkraftnockeneinrichtung verwendet werden.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen eins bis fünf beschränkt, sondern im Rahmen der Erfindung sind verschiedene Modifikationen möglich.
Beispielsweise kann der dynamische Dämpfer von 10 gemäß der dritten Ausführungsform bei den Exzenterringen angewandt werden, die in den Ausführungsformen der 1, 6 und 11 beschrieben sind.
Wenn die Riemenscheibe 8 mit veränderbarem Durchmesser beispielsweise als eine angetriebene Riemenscheibe in den Ausführungsformen der 1, 6, 8A, 8B und 11 verwendet wird, ist die Gangrichtung der Schraubverbindungseinrichtungen der Drehkraftnockeneinrichtung derart, daß die Phasenverschiebung zwischen den Riemenscheiben-Hauptkörpern in Richtung der Rotation der Drehwelle 15 in eine Bewegung der Riemenscheiben-Hauptkörper aufeinander zu umgewandelt werden kann. Dabei ist die Gangrichtung der Schraubverbindungseinrichtungen entgegengesetzt zu der Drehrichtung, was im Unterschied zu dem Fall ist, bei dem die Riemenscheibe mit veränderbarem Durchmesser als Antriebsscheibe dient.
Bei den oben beschriebenen Ausführungsformen kann eine Schraubendruckfeder koaxial mit der Drehwelle anstelle der Tellerfedern als elastisches Element verwendet werden.
Eine Verkleinerung und eine Verbesserung der Standzeit des stufenlosen Antriebssystems 1 kann erreicht werden durch den Einbau der Riemenscheibe 8 mit veränderbarem Durchmesser jeder der vorstehenden Ausführungsformen, die geringere Größe und verbesserte Lebensdauer hat.

Claims

Riemenscheibe mit veränderbarem Durchmesser, die ihren wirksamen Radius in Bezug auf einen um sie herum gespannten Riemen (2) verändern kann, wobei die Riemenscheibe mit veränderbarem Durchmesser folgendes aufweist: ein Paar von ringförmigen Riemenscheiben-Hauptkörpern (18, 19), die um eine in einer vorbestimmten Drehrichtung drehende Drehwelle (23) herum angebracht sind; ein Paar von verjüngten Drehmomentübertragungsflächen (18a, 19a), die jeweils an gegenüberliegenden Oberflächen des Paars von Riemenscheiben-Hauptkörpern ausgebildet sind und zwischen sich eine Haltenut (21) zum direkten oder indirekten Halten des Riemens definieren; erste Koppeleinrichtungen (18c, 19c) zum Aneinanderkoppeln des Paars von Riemenscheiben-Hauptkörpern auf eine miteinander drehbare Weise, während gleichzeitig zugelassen wird, daß sich das Paar von Riemenscheiben-Hauptkörpern relativ zueinander in Axialrichtung bewegt; eine Vorspanneinrichtung (22) zum Vorspannen des Paars von Riemenscheiben-Hauptkörpern aufeinander zu; und ein Paar von zweiten Koppeleinrichtungen (16, 17, 18e, 19e) zum Koppeln des Paars von Riemenscheiben-Hauptkörpern mit der Drehwelle für die Drehmomentübertragung auf diese, wobei das Paar von zweiten Koppeleinrichtungen ein Paar von Umwandlungseinrichtungen aufweist, um Drehbewegungen der entsprechenden Riemenscheiben-Hauptkörper relativ zu der Drehwelle in Axialbewegungen der entsprechenden Riemenscheiben-Hauptkörper umzuwandeln, um das Paar von Riemenscheiben-Hauptkörpern um gleiche Hubstrecken aufeinander zu zu bewegen; gekennzeichnet durch: ein ringförmiges Kraftübertragungselement (20), um das herum der Riemen (2) gespannt ist; wobei das Kraftübertragungselement zwischen dem Paar von Drehmomentübertragungsflächen (18a, 19a) in einem Zustand gehalten wird, in dem das Kraftübertragungselement (20) exzentrisch in Bezug auf eine Achse (15a) des Paars von Riemenscheiben-Hauptkörpern bewegbar ist, so daß dadurch ein Drehmoment zwischen dem Riemen (2) und dem Paar von Riemenscheiben-Hauptkörpern (18, 19) über das Kraftübertragungselement übertragen wird.
Riemenscheibe mit veränderbarem Durchmesser nach Anspruch 1, wobei das Paar von Umwandlungseinrichtungen jeweils ein Paar von Exzenterflächen aufweist, die in Eingriff miteinander gebracht werden.
Riemenscheibe mit veränderbarem Durchmesser nach Anspruch 1, wobei das Paar von Umwandlungseinrichtungen ein Paar von Schraubverbindungseinrichtungen aufweist, die jeweils Gewindebereiche haben, die mit der gleichen Gewindesteigung in entgegengesetzten Gewinderichtungen ausgebildet sind.
Riemenscheibe mit veränderbarem Durchmesser nach Anspruch 3, wobei das Kraftübertragungselement Trapezquerschnitt hat.
Riemenscheibe mit veränderbarem Durchmesser nach Anspruch 3, die ferner folgendes aufweist: ein Trägheitselement, das relativ zu dem Kraftübertragungselement bewegbar ist; und ein elastisches Stützelement zum elastischen Abstützen des Trägheitselements in Bezug auf das Kraftübertragungselement.
Riemenscheibe mit veränderbarem Durchmesser nach Anspruch 1, wobei die erste Koppeleinrichtung Eingriffsvorsprünge und Eingriffsausnehmungen aufweist, die an den jeweiligen Riemenscheiben-Hauptkörpern ausgebildet sind, und der Eingriffsvorsprung und die Eingriffsausnehmung, die an dem einen der Riemenscheiben-Hauptkörper ausgebildet sind, jeweils mit der Eingriffsausnehmung und dem Eingriffsvorsprung in Eingriff sind, die an dem anderen Riemenscheiben-Hauptkörper ausgebildet sind.
Riemenscheibe mit veränderbarem Durchmesser nach Anspruch 6, wobei die Eingriffsvorsprünge jeweils lose in die Eingriffsausnehmungen eingesetzt sind, so daß das Paar der Riemenscheiben-Hauptkörper sich gegenseitig abstützen kann.
Riemenscheibe mit veränderbarem Durchmesser nach Anspruch 6, wobei Aufnahmeelemente, die jeweils eine bogenförmige Gleitoberfläche haben, jeweils zwischen dem Eingriffsvorsprung des einen Riemenscheiben-Hauptkörpers und des anderen Riemenscheiben-Hauptkörpers bzw. zwischen dem Eingriffsvorsprung des anderen Riemenscheiben-Hauptkörpers und des einen Riemenscheiben-Hauptkörpers angeordnet sind.
Riemenscheibe mit veränderbarem Durchmesser nach Anspruch 1, wobei die erste Koppeleinrichtung ein Achsenelement aufweist, das sich in Axialrichtung durch das Paar von Riemenscheiben-Hauptkörpern erstreckt.
Riemenscheibe mit veränderbarem Durchmesser nach Anspruch 1, wobei das Paar von Drehmomentübertragungsflächen und ein damit in Reibeingriff zu bringendes Paar von Flächen des Kraftübertragungselements (20) jeweils eine gekrümmte Oberfläche aufweisen.
Riemenscheibe mit veränderbarem Durchmesser nach Anspruch 1, wobei die Drehmomentübertragungsflächen jeweils einwärts gekrümmt sind und die mit den Drehmomentübertragungsflächen in Reibeingriff zu bringenden Flächen jeweils auswärts gekrümmt sind, so daß dadurch mit zunehmendem Abstand zwischen dem Paar von Drehmomentübertragungsflächen der wirksame Radius progressiv verkleinert wird.
Riemenscheibe mit veränderbarem Durchmesser nach Anspruch 1, wobei die Vorspanneinrichtung ein elastisches Element ist, das in einem Gehäuseraum vorgesehen ist, der zwischen der Drehwelle und dem Paar von Riemenscheiben-Hauptkörpern definiert ist.
Riemenscheibe mit veränderbarem Durchmesser nach Anspruch 12, wobei das Paar von Riemenscheiben-Hauptkörpern Bereiche hat, die sich in entgegengesetzten Richtungen zu Rückseiten voneinander erstrecken, und das elastische Element die sich entgegengesetzt erstreckenden Bereiche voneinander weg drückt, um das Paar von Riemenscheiben-Hauptkörpern aufeinander zu vorzuspannen.
Riemenscheibe mit veränderbarem Durchmesser nach Anspruch 13, wobei die sich entgegengesetzt erstreckenden Bereiche in der ersten Koppeleinrichtung enthalten sind.
Riemenscheibe mit veränderbarem Durchmesser nach Anspruch 13, wobei das Paar von zweiten Koppeleinrichtungen jeweils zwischen der Drehwelle und den sich entgegengesetzt erstreckenden Bereichen angeordnet ist, und die elastische Einrichtung das Paar von Riemenscheiben-Hauptkörpern über das Paar von zweiten Koppeleinrichtungen aufeinander zu vorspannt.
Riemenscheibe mit veränderbarem Durchmesser nach Anspruch 12, wobei eine äußere Begrenzung des Gehäuseraums von einem zylindrischen Dichtelement definiert ist.
Riemenscheibe mit veränderbarem Durchmesser nach Anspruch 16, wobei das Dichtelement ein Paar von Dichtelementen aufweist, die jeweils in Axialrichtung gemeinsam mit den Riemenscheiben-Hauptkörpern bewegbar sind und in Axialrichtung gleitbare Überlappungsbereiche haben.
Riemenscheibe mit veränderbarem Durchmesser nach Anspruch 17, wobei das Paar von Dichtelementen jeweils von den zweiten Koppeleinrichtungen abgestützt ist.
Riemenscheibe mit veränderbarem Durchmesser nach Anspruch 12, wobei das Paar von zweiten Koppeleinrichtungen jeweils sich in Axialrichtung gegenüberliegende Endbereiche des Gehäuseraums abdeckt.
Riemenscheibe mit veränderbarem Durchmesser nach Anspruch 12, wobei das elastische Element eine Vielzahl von Tellerfedern aufweist, die koaxial mit der Drehwelle in einer alternierend umgekehrten Beziehung angeordnet sind.