DD284451A5 - Stufenloser, manuell stellbarer fahrantrieb - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen stufenlosen manuell stellbaren Fahrantrieb insbesondere fuer muskelgetriebene Fahrzeuge und basiert auf Kegelscheibenpaaren, die jeweils auf der treibenden und der getriebenen Welle sitzen und von einem Zugmittel umschlungen werden. Jede Kegelscheibe weist an ihrer konischen Innenflaeche radiale Fuehrungsbahnen mit Rechteckquerschnitt auf. Den Abstand zwischen zwei gegenueberliegenden Fuehrungsbahnen ueberbrueckt jeweils ein UEbertragungselement, in dessen tunnelartigem Querschlitz zwei Zylinderrollen so gefuehrt werden, dasz sie sich am Umfang beruehren und mit ihrem aus dem UEbertragungselement herausragenden Teil in die Fuehrungsbahnen eingreifen. Der Umfangsteil jedes UEbertragungselements dient dem drehmomentuebertragenden Kontakt mit dem Zugmittel. Die Naben der Kegelscheiben werden durch eine innere Druckfeder gegen die Enden von Verstellhebeln gedrueckt, die zwischen den Kegelscheibenpaaren gelenkig miteinander verbunden sind und unweit davon Ansatzpunkte fuer Betaetigungsmittel aufweisen. Fig. 3{Fahrantrieb, stufenlos; Zugmittel; Kegelscheibe; Fuehrungsbahn, radial; Rechteckquerschnitt; UEbertragungselement; Querschlitz, tunnelartig; Zylinderrollen, gefuehrt}

Description

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Titel der Erfindung:

Stufenloser, manuell stellbarer Fahrantrieb

Anwendungsgebiet der Erfindung;

Die Erfindung ist insbesondere zur Anwendung bei Antrieben muskelgetriebener Fahrzeuge vorgesehen, eignet sich, aber auch für andersgeartete Kraftübertragungen.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik: Moderne PIV-Getriebe mit hohem Wirkungsgrad und absoluter Schlupffreiheit arbeiten mit Stahl-Lamellenketten, die in verzahnte Kegelscheiben wechselseitig eingreifen. Diese Ketten haben ein hohes Gewicht und erfordern eine gekapselte Bauweise. Aus diesem Grunde haben sich derartige Getriebe nicht für den Einsatz in muskelgetriebenen Fahrzeugen durchgesetzt.

Als Alternative zu den bei muskelgetriebenen Fahrzeugen allgemein gebräuchlichen Kettentrieben mit Zahnrad-, ITaben- bzw. Tretlagerschaltung ist ein verstellbares Umschlingungsgetriebe vorgeschlagen worden, das aus zwei Kegelscheibenpaaren besteht, von denen jeweils wenigstens eine Kegelscheibe axial verschiebbar ist (DE-OS 28 28 524). Die geneigten, einander zugewandten Kegelflächen weisen strahlenförmige, d. h. radial ausgerichtete Schwalbenschwanznuten auf, in denen die Enden achsparalleler Tragstäbe formschlüssig geführt sind. Die Außenflächen der Tragstäbe befinden sich im Kontakt mit einem Flachriemen. Der übersetzungsbestimmende Durchmesser der genannten Außenflächen richtet sich nach dem veränderbaren Abstand der Kegelscheiben. Der Hinweis auf die Bedeutung des einwandfreien Gleitens der Tragstäbe in den Nuten kann allerdings kaum ausschließen, daß bei der Vielzahl der zu realisierenden Führungen der eine oder andere Tragstab bereits bei einer minimalen Abweichung von seiner асhsparallelen Lage in der Schwalbenschwanznut verkantet und so eine Funktionsstörung verursacht, da in diesem Fall der axiale Abstand des betroffenen Kegelscheibenpaares blockiert und somit eine Veränderung des Übersetzungsverhältnisses unmöglich ist.

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Die Verstellung des wirksamen Durchmessers erfordert einen hohen Kraftaufwand. Weiterhin nachteilig Ъеі dieser Lösung ist, daß die als Zugmittel eingesetzten Flachriemen zur Vermeidung von Schlupf eine hohe Anpreßkraft benötigen und dadurch einen schlechten Wirkungsgrad hervorrufen. Neben den funktioneilen Mängeln ist diese Lösung durch einen hohen Pertigungsaufwand und hohes Gewicht gekennzeichnet. Herkömmliche Kettenschaltungen haben die Eigenschaft, daß sie zwar ein schlupffreies Antreiben bei hohem Wirkungsgrad erlauben, für die Schaffung einer hohen Belastungsharmonie der Radfahrer jedoch eine zunehmende Anzahl von Zahnkränzen und damit einen höheren Kompliziertheitsgrad erfordern.

Ziel der Erfindung:

Durch die Erfindung soll ein unkompliziertes,leicht herstellbares und gleichzeitig hohe Belastungsharmonie des Nutzers sicherndes Umschlingungsgetriebe erreicht werden.

Darlegung des \7esens der Erfindung:

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen schlupf- und energieverlustfreien manuell stufenlos stellbaren Fahrantrieb zu schaffen, obwohl neben einer leichten Verstellbarkeit die dazu notwendigen technischen Forderungen nach einer Teilungskonstanz des Zugmittels und einer stufenlosen Durchmesservariabilität der Antriebsräderpaare bisher nicht in einem System realisierbar sind.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe unter Verwendung von gepaarten, axial verschiebbaren Kegelscheiben dadurch gelöst, daß

- deren geneigte Innenflächen radiale Führungsbahnen mit parallelen Seitenflächen aufweisen,

- jedem gegenüberliegenden Paar Führungsbahnen ein mit dem Zugmittel kontaktierendes Übertragungselement zugeordnet ist, das einen tunnelartigen Querschlitz für zwei vorzugsweise spielarm umfaßte, sich am Umfang berührende, mit ihrem aus dem Querschlitz herausragenden Teil in die zugehörige Führungsbahn eingreifende Zylin-

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derrollen besitzt,

- jedes Übertragungselement über eine Befestigungsmöglichkeit für eine Feder verfügt, die eine zur treibenden bzw. getriebenen Welle gerichtete üirkung entfaltet und somit jedes Kegelscheibenpaar sein eigenes Zugmittelträgersystem aufweist,

- die Kegelscheiben einschließlich direkt benachbarter Zwischenringe axial verschiebbar, aber undrehbar auf der treibenden bzw. der getriebenen Welle sitzen, wobei sich zwischen den laben der Kegelscheiben eine Druckfeder befindet,

- auf jeder Seite der Kegelscheibenpaare ein auf der freien Stirnseite des Zwisсhenringes aufliegender Verstellhebel angeordnet ist, wobei beide Verstellhebel zwischen den Kegelscheibenpaaren gelenkig miteinander verbunden sind und in der Iahe dieses Gelenkes Ansatzpunkte für eine mechanische, pneumatische, hydraulische oder elektrische Betätigung aufweisen.

Sine Wirkungsgradsteigerung ist möglich, wenn jede Zylinderrolle auf einem im Übertragungselement sitzenden Lagerbolzen angeordnet ist bzw. anstelle der Zylinderrollen Wälzlager Verwendung finden.

Einem weiteren Merkmal der Erfindung zufolge besitzt der genannte Zwischenring Gewinde, so daß die Anordnung eines den Abstand zum Verstellhebel bzw. den Spannungsverlust des Zugmittels ausgleichenden Einstellringes nebst Kontermutter möglich ist.

Eine Sinstellmöglichkeit kann sich andererseits auch am Ende des Verstellhebels befinden.

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Zur Steigerung des übertragbaren Drehmoments ist vorgesehen, die Innenseite des Zugmittels bzw. die mit ihr korrespondierende Fläche jedes Übertragungselements mit einer haftungsverstärkenden bzv/. mikroformschlüssigen ОЪез fläche zu versehen.

Schließlich kann es zweckmäßig sein, das Übertragungselement beidseits der Kontaktfläch.e für das Zugmittel mit einem den Riemenlauf begrenzenden Rand auszustatten.

V/erden durch Betätigung des Schalthebels über den Bowdenzug die Verstellhebel um ihr gemeinsames Gelenk verschwenkt, dann bewirkt dies eine entsprechende Be- bzw. Entlastung der Zwischenringe und damit auch der Kegelscheiben, deren Abstand sich gegensinnig verkleinert bzw. vergrößert· Entsprechend dieser axialen Verschiebung kommt es zu einer radialen Bewegung der Übertragungselemente, die über die in den Führungsbabnen leichtgängig abrollenden Zylinderrollen nach, außen gedrückt werden bzw. auf ein kleineres Durchmesserniveau gelangen. In jeder Phase dieses stufenlosen Vorganges bleibt die Haftung zwischen dem Zugmittel und den Übertragungselementen uneingeschränkt erhalten, so daß also während der Veränderung des Übersetzungsverhältnisses das volle Drehmoment übertragen wird. Die Ausgewogenheit der in dem beschriebenen Fahrantrieb vorgesehenen Federkräfte hat geringe Bedienkräfte zur Folge. Die haftungsverstärkenden Oberflächen der Übertragungselemente verhindern die sonst durch Schlupf auftretenden Leistungsverluste stufenlos stellbarer Getriebe.

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Ausführungsbeispiel;

Anhand eines Ausführungsbeispieles wird die Erfindung näher erläutert. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen

Pig» 1 den erfindungsgemäßen Fahrantrieb in einer Seitenansicht,

Pig. 2 die zugehörige Draufsicht und

Pig. 3 einen Schnitt durch, ein Kegelscheibenpaar.

Gemäß Pig. 1 sitzen sowohl auf der treibenden Welle 1 als auch auf der getriebenen V/elle 2 je zwei Kegelscheiben 3 axial verschiebbar, aber undrehbar, wobei ihre einander zugewandten konischen Innenflächen radiale Führungsbahnen 4 aufweisen. Die sich gegenüberliegenden Seitenflächen 5 der Führungsbahnen 4 verlaufen parallel. Die Haben 6 der Kegelscheiben 3 besitzen einen peripheren Innenbund 7, an dem sich eine Druckfeder 8 abstützt· Zwischen beiden Kegelscheiben 3 befindet sich im Bereich jeweils eines Paares Pührungsbahnen 4 ein Übertragungselement 9, in dessen tunnelartigem Querschlitz 10 zwei sich am Umfang berührende Zylinderrollen 11 weitgehend spielfrei geführt werden. Der auf jeder Seite aus dem Übertragungselement 9 herausragende Teil jeder Zylinderrolle 11 greift in die zugehörige Führungsbahn 4 ein und rollt im Punktionsfall in ihr ab. Alle Umfangsflächen der Übertragungselemente 9 sind mit einer haftungsverstärkenden bzw. mikroformschlüssigen Oberfläche 23 versehen und dienen der schlupffreien drehmomentuberragenden Auflage eines beide Kegelscheibenpaare umschlingenden,ebenfalls mit einer derartigen Oberfläche 24 versehenen Zugmittels 12. Übertragungselemente 9, die sich nicht im Kontakt mit dem Zugmittel 12 befinden, werden durch nach innen wirkende Federn 13 auf der vorgewählten Kreisbahn gehalten. Beidseits der Fläche, die mit dem Zugmittel 12 zusammenwirkt, weist das Übertragungselement 9 einen begrenzenden Rand 14 auf.

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In der Mitte zwischen den V/ellen 1; 2 befindet sich, das Gelenk 15 der miteinander verbundenen Verstellhebel 16, deren Ausbildung aus Pig. 2 hervorgeht. Die Verstellhebel 16 umgreifen jedes Kegelscheibenpaar seitlich derart, daß ihre Enden an der Nabe 6 bzw. einem vorgeschalteten Zwischenring 17 aufliegen (diese Einzelheit wie auch die Ausbildung des Übertragungselements 9 sind vor allem aus Pig. 3 ersichtlich). In dem zwischen Gelenk 15 und Umfang der Kegelscheiben 3 verbleibenden Raum weist jeder Verstellhebel 16 einen Ansatzpunkt 18 für einen Bowdenzug auf, der zu einem manuell zu betätigenden Schalthebel 20 führt. Anstelle der beschriebenen mechanischen Betätigung kann auch eine pneumatische, hydraulische oder elektrische zum Einsatz kommen.

Nach Fig. 3 v/eist der Zwischenring 17 Gewinde auf, so daß mit dem darauf montierten Einstellring 21 ein eventuell auftretendes Spiel zum Ende des Verstellhebels 16 bzw. ein Nachlassen der Spannung des Zugmittels 12 ausgeglichen werden kann; mittels einer Kontermutter 22 wird der Einstellring 21 in bekannter Weise gesichert.

Claims (7)

234451 Patentansprüche:

1· Stufenloser, manuell stellbarer Fahrantrieb, bestehend aus zwei von einem Zugmittel umschlungenen Kegelscheibenpaaren unter Verwendung von achsparallelen Tragelementen, deren beide Enden in radial ausgerichteten Nuten der Kegelscheiben geführt sind und auf deren Außenflächen ein Zugmittel aufliegt, gekennzeich net durch folgende Merkmale:

- die geneigten Innenflächen der Kegelscheiben (3) weisen radiale Führungsbahnen (4) auf, deren gegenüberliegende Seitenflächen (5) parallel verlaufen,

- jedem gegenüberliegenden Paar Führungsbahnen (4) ist ein mit dem Zugmittel (12) leontaktierendes Übertragungselement (9) zugeordnet, das einen tunnelartigen Querschlitz (10) für zwei vorzugsweise spielarm umfaßte, sich am Umfang berührende, mit ihrem aus dem Querschlitz (10) herausragenden Teil in die zugehörige Führungsbahn (4) eingreifende Zylinderrollen (11) besitzt,

- jedes Übertragungselement (9) verfügt über eine Befestigungsmöglichkeit für Federn (13) mit zur treibenden bzw. getriebenen Welle (1; 2) hin orientierter Wirkung,

- Kegelscheiben (3) einschließlich direkt benachbarter Zwischenringe (17) sitzen axial verschiebbar, aber undrehbar auf der treibenden Welle (1) bzw. der getriebenen Welle (2), wobei sich zwischen den Naben (6) der Kegelscheiben (3) eine Druckfeder (8) befindet,

- auf jeder Seite der Kegelscheibenpaare ist ein auf der freien Stirnseite des Zwischenringes (17) aufliegender Verstellhebel (16) angeordnet, wobei beide Verstellhebel (16) zwischen den Kegelscheibenpaaren gelenkig miteinander verbunden sind und in der Nähe dieses Gelenks (15) Ansatzpunkte (18) für eine Einrichtung zur Betätigung aufweisen.

2. Fahrantrieb nach. Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß jede Scheibe (11) eine Bohrung für einen im Übertragungselement (9) sitzenden bagerbolzen aufweist.

3» Fahrantrieb nach Anspruch 2, gekennzeichnet dadurch, daß anstelle der Zylinderrollen (11) Wälzlager Verwendung finden.

4· Fahrantrieb nach den Ansprüchen 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, daß der Zwischenring (17) Gewinde für die Anordnung eines mit dem Verstellhebel (16) in Wirkverbindung stehenden, spielausgleichenden Einstellringes (21) und einer Kontermutter (22) besitzt.

5· Fahrantrieb nach den Ansprüchen 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, daß am Ende des Verstellhebels (16) eine spielauagleichende Einstellmöglichkeit vorgesehen ist.

6. Fahrantrieb nach den Ansprüchen 1 bis 5» gekennzeichnet dadurch, daß die Innenseite des Zugmittels (12) bzw. der mit ihr korrespondierende Teil jedes Übertragungselementes (9) eine haftungsverstärkende bzw. mikroformschlüssige Oberfläche (23; 24) besitzt.

7» Fahrantrieb nach den Ansprüchen 1 bis 6, gekennzeichnet dadurch, daß das Übertragungselement (9) beidseits der mit dem Zugmittel (12) zusammenwirkenden Fläche einen Rand (14) aufweist.

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