DD284452A5 - Stufenlos stellbarer fahrantrieb mit drehzahlabhaengiger betaetigung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung beinhaltet einen stufenlos stellbaren Fahrantrieb mit drehzahlabhaengiger Betaetigung. Die Erfindung betrifft einen aus zugmittelumschlungenen Kegelscheibenpaaren bestehenden Fahrantrieb, insbesondere fuer muskelgetriebene Fahrzeuge. UEbertragungselemente haben ueber Zylinderrollen Kontakt mit den paarweise gegenueberliegenden radialen Fuehrungsbahnen der Kegelscheiben. Die Naben der auf der getriebenen Welle sitzenden axial verschiebbaren Kegelscheiben werden durch Druckfedern gegen den Umfang von Nockenscheiben gedrueckt, die gleichmaeszig verteilt auf der Welle gelagert sind. Gestaenge, die durch OEffnungen einer Kegelscheibe seitlich herausgefuehrt werden, greifen auszermittig an den Nockenscheiben an und sind mit einem die Welle umgebenden Verstellring verbunden, dessen axiale, die UEbersetzung des Fahrantriebes bestimmende Position von der drehzahlabhaengigen Lage eines mit der Welle umlaufenden, an einem Winkelhebel sitzenden Fliehgewichts beeinfluszt wird. Der Verstellring kann unabhaengig davon manuell verschoben und in diesem Zusammenhang auch arretiert werden. Fig. 2{Fahrantrieb, stufenlos; Kegelscheibenpaare, zugmittelumschlungen; Fuehrungsbahnen, radial; UEbertragungselemente; Zylinderrollen; Fliehgewicht; Nockenscheiben; UEbersetzung, drehzahlabhaengig}

Description

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Titel der Erfindung:

Stufenlos stellbarer Fahrantrieb mit drehzahlabhängiger Betätigung

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 muskel'getriebenen Fahrzeugen allgemein gebräuchlichen Kettentrieben mit Zahnrad-, Haben- bzw. Tretlagerschaltungen 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. Für die Tragstäbe wird ein Material vorgeschlagen, das gute Gleiteigenschaften aufweist. Trotzdem läßt sich erfahrungsgemäß kaum ausschließen, daß bei der Vielzahl der insgesamt zu realisierenden Führungen der eine oder andere Tragstab bereits bei einer minimalen Abweichung von seiner achsparallelen 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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Weiterhin nachteilig bei dieser Lösung ist, daß die als Zugmittel eingesetzten Flachriemen zur Vermeidung von Schlupf eine hohe Anpreßkraft benötigen und dadurch einen schlechten Wirkungsgrad hervorrufen.

Herkömmliche Kettenscbaltungen haben die Eigenschaft, daß sie zwgr ein schlupffreies Antreiben bei hohem Wirkungsgrad erlauben, für die Schaffung einer hohen Belastungsharmonie der Radfahrer jedoch eine zumehmende Anzahl von Zahnkränzen und damit einen höheren Kompliziertheitsgrad erfordern. Weiterhin haben herkömmliche Schaltungen den Nachteil, daß eine selbstätige Anpassung an eine optimale Trittfrequenz für den Nutzer nicht erfolgt. Bekannt ist außerdem, die axiale Verschiebung einer Hälfte einer Keilriemenscheibe durch die Verwendung von Fliehgewichten drehzahlabhängig vorzunehmen (DE-OS 31 18 165). Die Veränderung des riemenwirksamen Durchmessers an der anderen Keilriemenscheibe vollzieht sich automatisch, wobei die axiale Verschiebung der losen Scheibenhälfte gegen bzw. durch die Kraft einer Feder erfolgt. Diese Lösung arbeitet mit den üblichen Keilriemen, die für muskelgetriebene Fahrzeuge zu nichtvertretbaren Leistungsverlusten führen.

Ziel der Erfindung:

Durch die Erfindung sollen die aufgezeigten Mängel beseitigt und ein unkompliziertes, eine hohe Belastungsharmonie des Nutzers sicherndes Umschlingungsgetriebe geschaffen werd en.

Darlegung des Wesens der Erfindung;

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen schlupf- und energieverlustarmen, leichtgängigen, drehzahlabhängig stufenlos stellbaren Fahrantrieb zu schaffen, obwohl dazu neben der leichten Stellbarkeit auch die technischen Forderungen nach einer Teilungskonstanz des Zugmittels und einer stufenlosen Durchmesservariabilität der Antriebsräderpaare realisiert werden müssen.

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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 einem Zugmittel zusammenwirkendes 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 Zylinderrollen besitzt,

- jedes Übertragungselement über eine Befestigungsmöglichkeit für Zugfedern mit zur treibenden bzw. getriebenen Welle hin orientierter Wirkung besitzt und somit jedes Kegelscheibenpaar sein eigenes Zugmittelträgersystem hat,

- die Ilaben der auf der getriebenen Welle sitzenden Kegelscheiben am Umfang von Nockenscheiben anliegen, die gleichmäßig verteilt drehbar auf der Welle gelagert sind,

- die Nockenscheiben betätigende Gestänge durch Öffnungen in einer der Kegelscheiben ragen und mit einem die Welle locker umgebenden Verätellring verbunden sind, in dessen Außennut das eine Ende eines Winkelhebels eingreift, der an einem mit der Welle umlaufenden Tragarm gelagert ist und dessen anderes Ende in an sich bekannter Weise ein Fliehgewicht trägt,

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- ein in einer Ausnehmung der V/elle geführtes, mit einer die Welle axial durchquerenden, manuell verstellbaren Zugstange verbundenes Schiebestück in eine Innennut des Verstellringes ragt.

Zur Verminderung der Reibungsverluste kann es vorteilhaft sein, die Zylinderrollen mit Bohrungen für im Übertragungselement sitzende Lagerbolzen auszustatten bzw. anstelle der Zylinderrollen Wälzlager zu verwenden.

Zur Steigerung des übertragbaren Drehmoments und zur Vermeidung von Schlupf ist vorgesehen, die Innenseite des Zugmittels bzw. die mit ihr zusammenwirkende Fläche jedes Übertragungselementes mit einer haftungsverstärkenden bzw. mikroformschlüssigen Oberfläche zu versehen. Schließlich kann es zweckmäßig sein, das Übertragungselement beidseits der Kontaktfläche für das Zugmittel mit einem den Riemenlauf begrenzenden Rand auszustatten. Einen weiteren erfindungsgemäßen Merkmal zufolge ist die manuell verstellbare Zugstange bzw. ihr Betätigungsmittel arretierbar gestaltet.

Bei Benutzung des Fahrantriebs gemäß den erfindungsgemäßen Merkmalen führt die drehzahlabhängige Position des Fliehgewichtes auf der getriebenen Welle über Winkelhebel, Verstellring, Gestänge und ITockenscheiben zu einem bestimmten Abstand der Kegelscheiben und somit zu einem entsprechenden Durchmesser der Übertragungselemente, wobei sich das Kegelscheibenpaar der treibenden V/elle automatisch anpaßt, über Zugstange und Schiebestück besteht die Möglichkeit der manuellen Übersetzungsänderung unter Ausschaltung der Wirkung der Fliehgewichte.

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Ausführungsbeispiel:

Anhand eines Ausführungsbeispieles wird die Erfindung näher erläutert. In der zugehörigen Zeichnung zeigen

Pig. 1 den erfindungsgemäßen Fahrantrieb in einer Seitenansicht und

Pig. 2 eine Schnittdarstellung entlang der Achsebene.

Gemäß Pig. 1 sitzen sowohl auf der treibenden Y/elle 1 als auch auf der getriebenen Welle 2 je zwei Kegelscheiben 3» wobei ihre einander zugewandten konischen Innenflächen radiale Führungsbahnen 4 aufweisen, deren sich gegenüberliegenden Seitenflächen 5 parallel verlaufen. Zwischen den paarweisen Kegelscheiben 3 befindet sich im Bereich jeweils eines Paares Führungsbahnen 4 ein Übertragungselement 6,

-J5 dessen Aufbau anhand der Pig. 2 beschrieben wird. Alle Umfangsflachen der Übertragungselemente 6, die durch Zugfedern 7 miteinander verbunden und dadurch gegen unerwünschtes V/andern nach außen gesichert sind, dienen der drehmoment üb ertragend en Auflage eines beide Kegelscheibenpaare umschlingenden Zugmittels 8, wobei beide Berührungsflächen mit einer haftungsverstärkenden bzw. mikroformschlüssigen Oberfläche 25; 26 versehen sind. Jedes Übertragungselement 6 besitzt, wie Pig. 2 erkennen läßt, einen tunnelartigen Querschlitz 9, in dem zwei sich am Umfang berührende Zylinderrollen 10 weitgehend spielfrei geführt werden. Der auf jeder Seite aus dem Übertragungselement 6 herausragende Teil jeder Zylinderrolle 10 greift in die zugehörige Führungsbahn 4 ein und rollt im Punktionsfall in ihr ab. Zur besseren Führung des Zugmittels 8 besitzt jedes Übertragungslement 6 beidseits der mit dem Zugmittel zusammenwirkenden Fläche einen Rand 11. Die Kegelscheiben 3» die infolge der verwendeten Paßfeder 12 undrehbar, aber axial verschiebbar auf der getriebenen Welle 2 sitzen, werden durch Druckfedern 13, die sich an äußeren, mit der Y/elle 2 fest verbundenen Widerlagern 14 abstützen, ständig mit ihren Haben gegen den Umfang von drehbar auf der Welle 2

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gelagerten Nockenscheiben 15 gedrückt. Die Betätigung dieser gleichmäßig verteilten Nockenscheiben 15 erfolgt durch Gestänge 16, die durch Öffnungen in der einen Kegelscheibe 3 ragen und mit einem auf der Welle 2 verschiebbaren Verstellring 17 verbunden sind, in dessen Außennut das eine Ende eines Y/inkelhebels 18 eingreift, während das andere Ende ein Fliehgewicht 19 trägt. Der Winkelhebel 18 ist im Drehpunkt 20 an einem mit der Welle 2 verbundenen Tragarm 21 so gelagert, daß sein Verschwenken zu einer axialen Ver-Schiebung des Verstellringes 17 und mit ihm des die Nockenscheiben 15 verdrehenden Gestänge 16 führt. Je nach Drehrichtung der Nockenscheiben 15, abhängig von der drehzahlbedingten Stellung des Fliehgewichtes 19, wird der Abstand der Kegelscheiben 3 verringert bzw. vergrößert, d. h. der riemenwirksame Durchmesser der Übertragungselemente 6 vergrößert bzw. verkleinert, was auf der Antriebsseite des Fahrantriebes durch Rückkopplung über das Zugmittel 8 zu jeweils entgegengesetzten Verstellungen der durch Druckfedern in ihrer Ausgangslage gehaltenen Kegelscheiben führt.

Um den beschriebenen Verstellmechanismus arretieren bzw. manuell verstellen zu können, besitzt der Verstellring 17 außerdem eine Innennut, in die ein Schiebestück 22 eingreift, das in einer Ausnehmung 23 der Welle 2 gleitet und über eine Zustange 24 von außen betätigt werden kann.

Claims (6)

1. Stufenlos stellbarer Fahrantrieb mit drehzahlabhängiger Betätigung, unter Verwendung von Fliehgewichten, bestehend aus zwei von einem Zugmittel umschlungenen Kegelscheibenpaaren unter Verwendung von achsparallelen Tragelementen, deren beide Enden in radial ausgerichteten Nuten der Kegelscheiben formschlüssig geführt sind und auf deren Außenflächen das Zugmittel aufliegt, gekennzeichnet dadurch , daß

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

- jedem gegenüberliegenden Paar Führungsbahnen (4) ein mit einem Zugmittel (8) zusammenwirkendes Übertragungselement (6) zugeordnet ist, das einen tunnelartigen Querschlitz (9) für zwei vorzugsweise spielarm umfaßte, sich am Umfang berührende, mit ihrem aus dem Querschlitz (9) herausragenden Teil in die zugehörige Führungsbahn (4) eingreifende Zylinderrollen (10) besitzt,

- jedes Übertragungselement (6) über eine Befestigungsmöglichkeit für Zugfedern (7) mit zur treibenden bzw. getriebenen Welle (1;2) hin orientierter Wirkung verfügt,

- die Naben der auf der getriebenen Welle (2) sitzenden Kegelscheiben (3) am Umfang von Nockenscheiben (15) anliegen, die gleichmäßig verteilt drehbar auf der Welle (2) gelagert sind,

- die Nockenscheiben (15) betätigende Gestänge (16) durch Öffnungen in einer der Kegelscheiben (3) ragen und mit einem die Welle (2) locker umgebenden Verstellring (17) verbunden sind, in dessen Außennut das eine Ende eines Winkelhebels (18) eingreift, der

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an einem mit der Welle (2) umlaufenden Tragarm (21) gelagert ist und dessen anderes Ende ein Fliehgewicht (19) trägt,

- ein in einer Ausnehmung (23) der Welle (2) geführtes, mit einer die Welle (2) axial durchquerenden, manuell verstellbaren Zugstange (24) verbundenes Schiebestück (22) in eine Innennut des Verstellringes (17) ragt.

2. Fahrantrieb nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß jede Zylinderrolle (10) eine Bohrung für einen im Übertragungselement (6) sitzenden Lagerbolzen aufweist.

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Patentansprüche:

3« Fahrantrieb nach Anspruch 2, gekennzeichnet dadurch, daß anstelle der Zylinderrollen (10) Wälzlager Verwendung finden.

4· Fahrantrieb nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Innenseite des Zugmittels (8) bzw. der mit ihr zusammenwirkende Teil des Übertragungselementes (6) eine haftungsverstärkende bzw· mikroformschlüssige Oberfläche (25;26) besitzen.

5· Fahrantrieb nach Anspruch 1 und 4» gekennzeichnet dadurch, daß das Übertragungselement (6) beidseits der mit dem Zugmittel (8) zusammenwirkenden Fläche einen Rand (11) aufweist.

6. Fahrantrieb nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die manuell verstellbare Zugstange (24) bzw. ihr Betätigungsmittel arretierbar ist.

"Hierzu 1 Seitt Zeichnungen"