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Die vorliegende Erfindung betrifft
ein Kraftübertragungssystem,
das ein mittels einer Antriebseinheit, beispielsweise eines Motors
oder eines Elektromotors, erzeugtes Moment an eine angetriebene
Einheit, beispielsweise eine Pumpe oder einen Kompressor, überträgt. Die
vorliegende Erfindung findet in geeigneter Weise Anwendung bei einem
Kraftübertragungssystem,
das eine Kraft von einem Motor an einen Kompressor überträgt, der
für eine
Klimaanlage für
ein Fahrzeug verwendet wird.
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Die Anmelder haben in der Veröffentlichung der
US-Patentanmeldung (2002/132 673 A1) ein Kraftübertragungssystem offenbart.
Das System weist einen Dämpfer
zum Absorbieren einer Momentenschwankung und einen Momentenbegrenzer
auf, der die Momentenübertragung
durch Unterbrechung des Übertragungswegs
unterbricht, wenn das Übertragungsmoment
ein gegebenes Moment übersteigt.
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Die Überprüfung eines Prototyps des oben angegebenen
Systems hat jedoch ein Problem gezeigt. Das System der Kraftübertragung,
d.h. eine Riemenscheibe 1, ist mit einer Abdeckung 9 gemäß Darstellung
in 8A, 8B ausgestattet. Die Abdeckung 9 ist
zur Befestigung an der Riemenscheibe 1 hakenförmig ausgebildet
bzw. angebracht, damit der Dämpfer 5 infolge
seiner Deformation nicht verloren geht. Wenn das Übertragungsmoment
ein gegebenes Moment übersteigt
und der Momentenbegrenzer 8 daher zerbrochen wird, rutscht
die Abdeckung 9 von der Riemenscheibe 1 herunter,
und wird ein Fragment des zerbrochenen Momentenbegrenzers 8 oder
des Dämpfers 5 nach
außen
abgeführt.
Nach einer Untersuchung der Ursachen des vorstehend angegebenen
Sachverhalts wurde nachfolgendes festgestellt.
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Wenn der Momentenbegrenzer 8 zerbrochen
ist, bewegt sich der auf der Seite der Antriebseinheit gelegene
Bereich 8A des Momentenbegrenzers 8 weiterhin,
während
der auf der Seite der angetriebenen Einheit gelegene andere Bereich 8B anhält. Die
beiden Bereiche 8A, 8B kollidieren daher miteinander,
und der auf der Seite der Antriebseinheit gelegene Bereich 8A steigt
an dem auf der Seite der angetriebenen Einheit gelegenen Bereich 8B auf,
um in Axialrichtung der Drehbewegung nach außen verschoben zu werden, wie
in 9 dargestellt ist.
Die Druckkraft infolge der Verschiebung bewirkt, dass die Abdeckung 9 von
der Riemenscheibe 1 herunterrutscht.
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Zur Lösung des Problems kommt es
in Betracht, dass zuvor ein freier Raum zwischen der Abdeckung und
der Riemenscheibe zur Aufnahme der maximalen Verschiebung, d.h. äquivalent
zur Dicke des Momentenbegrenzers, vorgesehen wird. Jedoch verringert
das Vorsehen eines übergroßen freien Raums
die Effektivität
der ursprüngliche
Funktion, die die Deformation des Dämpfers einschränkt. Weiter führt das
Vorsehen des zusätzlichen
freien Raums zu einer Verkleinerung des freien Raums für andere
Einrichtungen. Dies kann ein Zusammentreffen zwischen der Abdeckung
und anderen Einrichtungen bewirken.
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden
Erfindung, ein Kraftübertragungssystem
zu schaffen, das das Herausrutschen einer Abdeckung und das Herausfallen
eines zerbrochenen Fragments eines Momentenbegrenzers oder eines
Dämpfers
einschränkt,
wenn ein Momentenbegrenzer zerbrochen ist.
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Zur Lösung der oben angegebenen Aufgabe ist
ein Kraftübertragungssystem
wie nachfolgend angegeben ausgestattet. Ein erstes Drehelement wird mittels
einer Antriebseinheit in Umlauf versetzt. Ein zweites Drehelement
ist mit einer angetriebenen Einheit verbunden. Ein Momentenbegrenzer überträgt ein Moment
vom ersten Drehelement an das zweite Drehelement. Der Momentenbegrenzer
wird teilweise zerbrochen, um die Übertragung des Moment zu unterbrechen,
wenn das an die angetriebene Einheit übertragene Moment einen vorbestimmten
Wert übersteigt.
Ein aus einem elastisch deformierbaren Element gebildeter Dämpfer ist
zwischen dem ersten und dem zweiten Drehelement angeordnet. Eine
Abdeckung ist zur Befestigung an mindestens einem Element von erstem
und zweiten Drehelement hakenförmig
angebracht, um zu verhindern, dass sich der Dämpfer in Axialrichtung der
Umlaufbewegung nach außen
verschiebt. Die Abdeckung weist einen eine erste Stufe bildenden
vorstehenden Bereich und einen eine zweite Stufe bildenden vorstehenden
Bereich auf. Durch die Verwendung des die erste Stufe bildenden
vorstehenden Bereichs ist die Abdeckung in einem ersten Zustand
hakenförmig
angebracht, während
durch die Verwendung des die zweite Stufe bildenden vorstehenden
Bereichs die Abdeckung in einem zweiten Zustand hakenförmig angebracht
ist. Der freie Raum zwischen der Abdeckung und dem Dämpfer im
ersten Zustand ist enger als der freie Raum im zweiten Zustand.
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Diese Struktur führt zu dem nachfolgend angegebenen
Ergebnis. Wenn ein zerbrochener Momentenbegrenzer in Axialrichtung
der Umlaufbewegung nach außen
verschoben wird, rutscht der die erste Stufe bildende vorstehende
Bereich aus dem Zustand der hakenförmigen Anbringung heraus. Danach
wirkt jedoch keine weitere Druckkraft in Axialrichtung der Umlaufbewegung
nach außen.
Die Abdeckung ist daher mittels des die zweite Stufe bildenden vorstehenden
Bereichs hakenförmig
angebracht und befestigt.
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Folglich ist die Abdeckung ohne vorhergehendes
Vorsehen eines zusätzlichen
freien Raums zwischen der Abdeckung und dem Dämpfer am Herausrutschen gehindert,
wenn der Momentenbegrenzer zerbrochen ist. Mit anderen Worten schränkt, ohne
den freien Raum zwischen der Abdeckung und anderen Einrichtungen
enger auszubilden, die Abdeckung die Verschiebung des Dämpfers und
zugleich das Herausfallen des zerbrochenen Momentenbegrenzers, des
Dämpfers
oder dergleichen ein.
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Die obigen und weitere Aufgaben,
Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich deutlicher
aus der nachfolgenden Detailbeschreibung, die auf die beigefügten Zeichnungen
Bezug nimmt, in denen zeigen:
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1 einen
schematischen Schnitt durch ein Kraftübertragungssystem einer ersten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung und entlang der Linie I-I in 2;
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2 eine
Ansicht auf die linke Seite von 1;
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3 eine
Vorderansicht einer zentralen Nabe gemäß der ersten Ausführungsform;
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4 einen
vergrößerten Schnitt
durch den Bereich IV in 1;
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5 eine
schematische Ansicht zur Erläuterung
der Arbeitsweise der Riemenscheibe bei der ersten Ausführungsform;
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6 eine
schematische Ansicht zur Erläuterung
der Arbeitsweise der Riemenscheibe bei der ersten Ausführungsform;
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7 eine
Vorderansicht einer zentralen Nabe eines Kraftübertragungssystems einer zweiten Ausführungsform;
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8A einen
Schnitt durch ein Kraftübertragungssystem
eines verwandten Gebiets
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8B eine
Ansicht auf die linke Seite von 8A;
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9 eine
schematische Darstellung zur Erläuterung
eines Problems des verwandten Gebiets; und
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10 eine
schematische Darstellung zur Erläuterung
der Arbeitswirkungen der zweiten Ausführungsform.
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Erste Ausführungsform
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Zunächst wird die Struktur eines
Kraftübertragungssystems
einer ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf 1 bis 4 beschrieben.
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Unter Bezugnahme auf 1 wird eine Riemenscheibe 1 als
erstes Drehelement verwendet. Die Riemenscheibe 1 ist aus
Metall oder hartem Kunststoff (beispielsweise bei dieser Ausführungsform
aus Phenolkunststoff) hergestellt und zu einer etwa zylindrischen
Gestalt ausgebildet, um durch die Kraft eines Motors über einen
Keilriemen (nicht dargestellt) in Umlauf versetzt zu werden.
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Die Kraft des Motors wird an die
Riemenscheibe 1 über
den Keilriemen übertragen.
Im Inneren der Riemenscheibe 1 ist eine zylindrische Riemenscheibennabe 1A einstückig mit
der Riemenscheibe 1 im Wege des Gießens ausgebildet. Eine Radialkugellager 2 ist
an der Riemenscheibennabe 1A zur drehbaren Abstützung der
Riemenscheibe 1 befestigt. Der Innenring des Radialkugellagers 2 ist im
Presssitz am vorderen Gehäuseteil
eines Kompressors (nicht dargestellt) angebracht.
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Bei der ersten Ausführungsform
weist die aus Kunststoff hergestellte Riemenscheibe 1 eine Vielzahl
von Keilnuten 1B für
einen Keilriemen auf. Eine Metallhülse 3, an der das
Lager 2 befestigt ist, ist einstückig mit der Riemenscheibennabe 1A an
der radial inneren Wand der Riemenscheibe 1A im Wege des
Einsetzgießens
ausgebildet.
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Eine zentrale Nabe 4, die
aus Metall hergestellt ist, ist koaxial im Inneren der Riemenscheibe 1 angeordnet,
wie in 1 dargestellt
ist. Gemäß Darstellung
in 3 ist die zentrale
Nabe 4 so ausgebildet, dass sie eine sechseckige Gestalt,
beispielsweise eines Sterns oder eines verzahnten Rades, aufweist,
bei der jede Seite nach innen gebogen ist.
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Die zentrale Nabe 4 weist
eine Außennabe 6, mehrere Überbrückungsteile 8 und
ein Zylinderteil 7 auf, die alle einstückig im Wege des Sinterns von
Metallpulver hergestellt sind.
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Die Außennabe 6 ist in Berührung mit
Dämpfern 5 angeordnet,
die im äußeren Umfang
der zentralen Nabe 4 angeordnet sind. Das Zylinderteil 7 wird
als zweites Drehelement bei dem Kraftübertragungssystem verwendet
und ist mit einer Welle (nicht dargestellt) eines Kompressors über eine
Keilverbindung verbunden.
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Die Überbrückungsteile 8 sind
in Hinblick darauf angeordnet, ein Moment von der Außennabe 6 an
das Zylinderteil 7 durch mechanisches Verbinden der Außennabe 6 und
des Zylinderteils 7 zu übertragen.
Jedes Überbrückungsteil 8 ist
als Momentenbegrenzer ausgebildet, der in Hinblick darauf gestaltet
ist, zerbrochen zu werden, wenn das von der Außennabe 6 an das Zylinderteil 7 übertragene Moment
einen vorbestimmten Schwellenwert übersteigt. Bei der ersten Ausführungsform
sind beispielsweise drei Überbrückungsteile 8 vorgesehen.
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Die Dämpfer 5, die aus einem
elastischen Material hergestellt sind, sind zwischen einem konkaven/konvexen
Bereich der zentralen Nabe 4 und einem konkaven/konvexen
Bereich der inneren Fläche der
Riemenscheibe 1 angeordnet, wenn ein Moment von der Riemenscheibe 1 an
die zentrale Nabe 4 übertragen
wird.
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Der Dämpfer 5 ist aus zwei
Arten eines elastischen Materials hergestellt. Die zweite Art der
zwei Arten ist in der Lage, das Eindringen von Sauerstoff weiter
zu verhindern als die erste Art, um so als Sauerstoffsperrschicht
zu wirken. Bei dieser Ausführungsform
wird Acrylgummi als zweite Art verwendet, während EPDM (ternäres Polymerisationsgummi
aus Ethylen-Propylen-Dien) als erste Art verwendet wird. Die zweite
Art, die Sauerstoftsperrschicht, findet auf einem bestimmten Bereich
der äußeren Fläche des Dämpfers 5 Anwendung,
an dem der Dämpfer 5 mit der
Riemenscheibe 1 oder der zentralen Nabe 4 nicht in
Berührung
steht. Die erste Art findet an einem gegenüber der Sauerstoftsperrschicht
inneren Bereich und an einem gegebenen Bereich der äußeren Fläche Anwendung,
an dem der Dämpfer 5 die
Riemenscheibe 1 oder die zentrale Nabe 4 berührt.
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Gemäß Darstellung in 1 ist eine Kunststoffabdeckung 9 an
der Riemenscheibe 1 nahe bei dem Dämpfer 5 an einer Stirnseite
in Axialrichtung (am in
1 linken
Ende) der Riemenscheibe 1 hakenförmig angebracht. Der Dämpfer 5 ist
dadurch daran gehindert, sich in Richtung auf die eine Stirnseite in
Axialrichtung weiter als eine vorbestimmte Strecke zu bewegen.
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Im Detail weist die Abdeckung 9 zwei
Stufen bildende vorstehende Bereiche auf, die elastisch deformierbar
sind, um die Abdeckung 9 mit einem gegenüber dem
Dämpfer 5 freien
Raum hakenförmig anzubringen.
Gemäß Darstellung
in 4 ist, wenn ein die
erste Stufe bildender vorstehender Bereich 9A an einem
Stufungsbereich 1C der Riemenscheibe 1 zur hakenförmigen Anbringung
hakenförmig
angebracht ist, die Abdeckung mit einem gegenüber dem Dämpfer 5 gegebenen
freien Raum angeordnet. Im Gegensatz hierzu ist, wenn ein die zweite
Stufe bildender vorstehender Bereich 9B der Abdeckung 9 am
Stufungsbereich 1C der Riemenscheibe 1 zur hakenförmigen Anbringung
hakenförmig
angebracht ist, die Abdeckung 9 mit einem größeren freien
Raum als der gegebene freie Raum angeordnet, der durch die Verwendung
des die erste Stufe bildenden vorstehenden Bereichs 9A geschaffen
ist. Die die erste Stufe und die zweite Stufe bildenden vorstehenden
Bereiche 9A, 9B und die Abdeckung 9 sind
unter Verwendung von Kunststoff einstöckig gegossen.
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Im Gegensatz hierzu ist der Dämpfer 5 an
einer Bewegung in Richtung zu der in Axialrichtung anderen Stirnseite
(zu dem in 1 rechten
Ende) durch die Riemenscheibe 1 selbst gehindert.
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Als Nächstes werden die Arbeitsweise
und die Wirkungen der Arbeitsweise des Kraftübertragungssystems dieser Ausführungsform
beschrieben. Wenn ein Moment auf die Riemenscheibe 1 zur
Einwirkung gebracht wird, werden die Riemenscheibe 1 und
die zentrale Nabe 4 relativ zueinander verschoben. Der
Dämpfer 5 wird
hierdurch scher-deformiert, wobei er Kompressions-deformiert wird.
Das heißt, der
Dämpfer 5 wird
so deformiert, dass er eine Scherungs-Deformation und eine Kompressions-Deformation
aufweist. Entsprechend wird das Moment von der Riemenscheibe 1 an
die zentrale Nabe 4 durch die Reaktionskraft infolge der
Vektorkomponente der Deformation des Dämpfers 5 parallel
zur Drehrichtung der Riemenscheibe übertragen. Hierbei wird die Momentenschwankung
durch die Scherungs-Deformation und die Kompressions-Deformation
des Dämpfers 5 herabgesetzt.
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Wenn das von der Riemenscheibe 1 an
die zentrale Nabe 4 übertragene
Moment einen vorbestimmten Wert übersteigt,
wird das Überbrückungsteil 8 zerbrochen
und in einen auf der Seite der Antriebseinheit gelegenen Bereich 8A und
in einen auf der angetriebenen Seite gelegenen Bereich 8B aufgeteilt.
Die Momentenübertragung
von der Riemenscheibe 1 an die zentrale Nabe 4 wird
hierdurch unterbrochen.
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Hierbei wird der auf der Seite der
Antriebseinheit gelegene Bereich (das Fragment) 8A, d.h.
der auf der Seite der Außennabe
gelegene Bereich (der in 5 schraffierte
Bereich) durch die Riemenscheibe 1 in Umlauf versetzt.
Im Gegensatz hierzu hält
der auf der Seite der angetriebenen Einheit gelegene Bereich (das
Fragment) 8B, d.h. der auf der Seite des Zylinderteils
gelegene Bereich (der in 5 nicht schraffierte
Bereich) an. Der auf der Seite der Antriebseinheit gelegene und
der auf der Seite der angetriebenen Einheit gelegene Bereich 8A bzw. 8B kollidieren
hierdurch miteinander. Als Folge steigt der auf der Seite der Antriebseinheit
gelegene Bereich 8A auf dem auf der Seite der angetriebenen
Einheit gelegenen Bereich 8B auf, um hierdurch in Axialrichtung
der Drehbewegung nach außen
verschoben zu werden, wie in 9 dargestellt
ist.
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Hierbei rutscht der die erste Stufe
bildende vorstehende Bereich 9A vom Stufungsbereich 1C der
Riemenscheibe 1 infolge der Verschiebung in Axialrichtung
der Drehbewegung ab. Jedoch wirkt, nachdem der auf der Seite der
Antriebseinheit gelegene Bereich 8A an dem auf der Seite
der angetriebenen Einheit gelegenen Bereich 8B aufgestiegen ist,
keine weitere Druckkraft in Axialrichtung der Drehbewegung nach
außen.
Hierdurch ist die Abdeckung 9 an der Riemenscheibe 1 durch
den die zweite Stufe bildenden vorstehenden Bereich 9B befestigt.
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Folglich ist ohne vorausgehendes
Vorsehen eines zusätzlichen
freien Raums zwischen der Abdeckung 9 und der Riemenscheibe 1 die
Abdeckung 9 am Herunterrutschen von der Riemenscheibe 1 gehindert,
wenn der Überbrückungsteil 8 zerbrochen ist.
Mit anderen Worten schränkt,
ohne den freien Raum zwischen der Abdeckung 9 der Riemenscheibe 1 und
anderen Einrichtungen enger auszubilden, die Abdeckung 9 die
Verschiebung des Dämpfers 5 beim
Herausfallen des zerbrochenen Überbrückungsteils 8,
des Dämpfers 5 oder
dergleichen ein.
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Hierbei muss der Abstand zwischen
dem die erste Stufe bildenden vorstehenden Bereich und dem die zweite
Stufe bildenden vorstehenden Bereich 9A bzw. 9B in
Axialrichtung der Umlaufbewegung so gestaltet sein, dass er größer als
die maximale Bewegungsstrecke des auf der Seite der Antriebseinheit gelegenen
Bereichs 8A, d.h. die Dicke des Überbrückungsteils 8 (oder
des Momentenbegrenzers), ist.
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Zweite Ausführungsform
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Bei einer zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung besitzen gegebene Randbereiche der Überbrückungsteile 8,
die sich im Inneren von Ellipsen in 7 befinden,
keine Neigung. Jeder gegebene Randbereich verläuft nämlich rechtwinklig zur Drehrichtung,
während
die anderen Randbereiche der Überbrückungsteile 8 zur
Drehrichtung gemäß Darstellung
in 7 geneigt sind. Der
gegebene Randbereich ist ein Bereich, mit dem der auf der Seite
der angetriebenen Einheit gelegene Bereich 8B kollidiert.
Der gegebene Randbereich besitzt keine Führungsfläche, die einen Beitrag dazu
leistet, dass der auf der Seite der Antriebseinheit gelegene Bereich 8A selbst
an dem auf der Seite der angetriebenen Einheit gelegenen Bereich 8B aufsteigt,
wenn der auf der Seite der angetriebenen Einheit gelegene Bereich 8B mit
dem auf der Seite der Antriebseinheit gelegenen Bereich 8A kollidiert.
Diese Bauweise verhindert daher das Aufsteigen des auf der Seite
der Antriebseinheit gelegenen Bereichs 8A an dem auf der
Seite der angetriebenen Einheit gelegenen Bereich 8B gemäß Darstellung
in 10.
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Bei dieser Ausführungsform sind die Randbereiche
abgesehen von den innerhalb der Ellipsen in 7 gelegenen Bereichen geneigt, sodass
die Freigabe aus einer Form ohne weiteres durchgeführt werden
kann, wenn die zentrale Nabe 4 aus der Form herausgezogen
wird. Jedoch können,
sofern möglich,
alle Randbereiche der Überbrückungsteile 8 ohne
Neigung ausgebildet sein.
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Weitere Modifikation
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Bei den obigen Ausführungsformen
ist die Sauerstoffsperrschicht des Dämpfers 5 aus Acrylgummi
gebildet. Jedoch können
andere Materialien, beispielsweise Phlorsiliciumgummi, Siliciumgummi,
Fluorgummi, Polyamid oder Polytetrafluorethylen, verwendet werden.
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Bei den obigen Ausführungsformen
wird Gummi, beispielsweise EPDM (ternäres Polymerisationsgummi aus
Ethylen-Propylen-Dien) in einem einwärts der Sauerstoffsperrschicht
gelegenen Bereich verwendet. Jedoch kann ein anderes Kunststoffmaterial,
beispielsweise ein Elastomer, verwendet werden.
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Bei den obigen Ausführungsformen
sind die Dämpfer 5 elliptische
Zylinder. Jedoch können
die Dämpfer
zylindrisch oder anderweitig gestaltet sein.
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Bei den obigen Ausführungsformen
ist die zentrale Nabe 4, die das mit einer angetriebenen
Einheit verbundene zweite Drehelement ist, koaxial im Inneren der
Riemenscheibe 1 angeordnet, die das durch eine Kraftquelle
angetriebenen erste Drehelement ist. Jedoch können die radialen Positionen
der zentrale Nabe 4 und der Riemenscheibe 1 umgekehrt gestaltet
sein
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Bei den obigen Ausführungsformen
findet die vorliegende Erfindung Anwendung bei einem Kraftübertragungssystem,
das die durch einen Motor erzeugte Kraft an einen Kompressor überträgt, der bei
einer Klimaanlage für
ein Fahrzeug verwendet wird. Jedoch ist die vorliegende Erfindung
auch bei anderen Kraftübertragungssystemen
anwendbar, die bei einer feststehenden Klimaanlage oder dergleichen
verwendet werden.
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Bei den obigen Ausführungsformen
sind der eine erste Stufe bildende und der eine zweite Stufe bildende
vorstehende Bereich 9A bzw. 9B parallel zur Axialrichtung
der Umlaufbewegung ausgerichtet. Jedoch sind der eine erste Stufe
bildende und der eine zweite Stufe bildende vorstehende Bereich 9A bzw. 9B unter
einem gegebenen Winkel in Drehrichtung ausgerichtet.
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Im Detail ist, wie in 2 dargestellt ist, ein Paar
der die erste Stufe und die zweite Stufe bildenden vorstehenden
Bereiche in Axialrichtung der Umlaufbewegung ausgerichtet, und sind
sechs Paare der die erste Stufe und die zweite Stufe bildenden vorstehenden
Bereiche in 60°-Intervallen
in Drehrichtung angeordnet. Jedoch können der die erste Stufe bildende
vorstehende Bereich und der die zweite Stufe bildende vorstehende
Bereich mit einer 30°-Versetzung
im Drehrichtung angeordnet sein, und sind die sechs Paare der die
erste Stufe und die zweite Stufe bildenden vorstehenden Bereiche
in 60°-Intervallen
in Drehrichtung angeordnet.
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Bei den obigen Ausführungsformen
ist die zentrale Nabe 4 aus gesintertem Metall hergestellt. Jedoch
kann die zentrale Nabe 4 aus einem anderen Material hergestellt
sein.
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Es ist für den Fachmann offensichtlich,
dass zahlreiche Änderungen
bei den oben beschriebenen Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung durch geführt werden können. Jedoch
ist der Umfang der vorliegenden Erfindung durch die nachfolgenden Ansprüche bestimmt.