DE102005034581A1

DE102005034581A1 - Automatisches, stufenloses drehmomentabhängiges Getriebe

Info

Publication number: DE102005034581A1
Application number: DE200510034581
Authority: DE
Inventors: Bernhard Pross
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2005-07-25
Filing date: 2005-07-25
Publication date: 2007-02-08

Abstract

Bei den bisher bekannten Getrieben werden wechselnde Drehzahlen durch verschiebbare Zahnräder mit unterschiedlichen Durchmessern und Zähneanzahlen in einzelnen Stufen realisiert. Ein weiteres System basiert auf zwei, auf einer Welle verschiebbaren, kegeligen Scheiben. Bei größeren Übersetzungsbereichen baut dieses System sehr breit und hat enge Grenzen. Die hydraulischen Getriebe sind sehr schwer und technisch aufwendig. Das neue Getriebe kann sehr schmal gebaut werden, ist aufgrund der gewählten Größen der einzelnen Bauteile, der Festlegung der Hebelarme und der gewählten Anzahl der Arme für eine enorme Bandbreite von Übersetzungsverhältnissen einsetzbar. Die Drehmomentabhängigkeit lässt sich auf die einwirkenden Kräfte abstimmen oder sogar verstellen. DOLLAR A Bei Zug auf den Riemen (2) zur Übertragung einer Drehbewegung (10) bewegen sich die fest mit den Zahnrädern (3) verbundenen Riemenscheiben (1), durch Drehung der Zahnräder (3) um Lager (4) gegen den Widerstand der vorgespannten Feder (7) nach innen. Dies geschieht in Abhängigkeit der Federkennlinie der Spiralfeder (7) so lange, bis die Übersetzung klein genug ist, um das Gesamtsystem in Bewegung zu setzen. DOLLAR A Über das Zahnrad (6), das als Flansch fest mit Hülse (9) verbunden ist, dreht sich die Hülse (9) auf Welle (8), bis der Flugkreisdurchmesser der Riemenscheiben (1) kleiner wird und damit eine entsprechend kleinere Übersetzung erreicht ist. Die Arme (5), die gestrichelt gezeichnet sind, werden fest mit Welle (8) ...

Description

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben.
Es zeigen:
Zeichnung 1: eine Vorderansicht des Getriebes und eine Seitenansicht eines Elements des Getriebes im Ruhezustand bei größtmöglichem Übersetzungsverhältniss und
Zeichnung 3: eine Vorderansicht des Getriebes unter Last mit Riemen, Abtrieb und deutlich kleinerem Übersetzungsverhältnis

• Welle (1) ist drehbar gelagert in Lager (2).
• Hülse (3) ist auf Welle (1) aufgeschoben und kann sich auf Welle (1) verdrehen.
• Spiralfeder (4) ist auf Hülse (3) geschoben.
• Spiralfeder (4) ist an einem Ende fest mit Welle (1) verbunden.
• Spiralfeder (4) ist am anderen Ende fest mit Hülse (3) verbunden.
• Mit Hülse (3) fest verbunden ist Zahnrad (5).
• Zahnrad (5) kann sich mit Hülse (3) um Welle (1) drehen.
• Arm (6) ist fest mit Welle (1) verbunden.
• An Arm (6) ist Bolzen (9) fest befestigt.
• Um Bolzen (9) kann sich das aufgesteckte Zahnrad (7) drehen.
• An Zahnrad (7) ist Riemenscheibe (8) fest angebracht.
• Zahnrad (5) ist ständig im Eingriff mit Zahnrad (7)
• Die Vorspannung von Spiralfeder (4) sorgt dafür, dass Riemenscheibe (8) über Zahnrad (7) und das mit ihm in Eingriff stehende Zahnrad (5) gegen einen Anschlag im Ruhezustand in äusserster Position gehalten wird.

Wenn nun über Welle (1) ein Drehmoment, zum Beispiel durch die Kurbel am Fahrrad angelegt wird, versucht sich das gesamte Getriebe zu drehen.
Durch das Abtriebsrad (10), zum Beispiel das stehende Hinterrad eines Fahrrades wird aber über den Riemen (11) eine Bremskraft auf Riemenscheibe (8) ausgeübt.
Wenn diese Bremskraft groß genug ist führt dies dazu, dass sich Riemenscheibe (8) durch Drehung von Zahnrad (7) um Bolzen (9) gegen die Federkraft von Spiralfeder in Richtung Mittelpunkt von Welle (1) bewegt.
Diese Bewegung überträgt sich durch Zahnrad (5) auf alle Zahnräder (7) des Gesamtsystems, dadurch wir während der Drehbewegung des Getriebes ein gleicher Flugkreisradius der Riemenscheiben (8) erreicht.
Die dadurch entstehende Lose am Riemen (11) muss durch den Riemenspanner (12) ausgeglichen werden.
Die drehmomentabhängige Veränderung des Übersetzungsverhältnisses(=Durchmesser des Flugkreises der Riemenscheiben (8)) wird durch die Federkennlinie der Spiralfeder (4) beeinflusst.
Bei großen Drehzahlen wirkt als weitere Kraft die Fliehkraft auf das Getriebe und drückt zusätzlich zur Federkraft der vorgespannten Spiralfeder (4) die Riemenscheibe (8) in die äußerste Position, wodurch dann, wie bei maximaler Drehzahl gewünscht die größtmögliche Übersetzung des Getriebes erreicht wird.
Die einwandfreie Funktion des Getriebes hängt von der idealen Federkennlinie und Vorspannung der Spiralfeder (4) ab.
Diese wird abgestimmt auf die Antriebskraft, welche über Welle (1), und die Bremskraft die über Riemen (11) in das Getriebe eingeleitet wird.
Das Getriebe kann wie auf den Zeichnungen 1 und 2 dargestellt aus 6 Elementen(ein Element besteht aus: Riemenscheibe (8), Zahnrad (7), Bolzen (9) und Arm (6)) aber auch mit jeder beliebigen anderen Anzahl von Elementen ausgestattet sein.
Die Sinnvolle Anzahl der Elemente ist auf die Größenverhältnisse des Getriebes abzustimmen.
Weiterhin können die Riemenscheiben auch durch Zahnräder ersetzt werden, wenn der Abtrieb über eine Kette geschehen soll.
Die Riemenscheiben und Zahnräder können auch nur Kreissegmente sein, da der volle Umfang der Teile nicht im Eingriff ist.
Die Funktion der Spiralfeder kann auch durch ein anderes Federelement realisiert werden.
Über einen verschiebbaren Sperrbolzen, der das Zahnrad (5) nach einer bestimmten Winkelbewegung blockiert, kann das mögliche Übersetzungsverhältnis reduziert werden.
Über die Höhe der Vorspannung der Spiralfeder (4) kann das Getriebe auf das maximale Drehmoment das über die Antriebswelle (1) eingeleitet wird abgestimmt werden(beim Fahrrad z.B. abhängig von der Leistungsfähigkeit des Fahrradfahren).
Die erzielbaren Übersetzungsverhältnisse des Getriebes lassen sich durch seinen Gesamtdurchmesse, die Abmessungen der einzelnen oben beschriebenen Bestandteile, der Zähneanzahl der Zahnräder und Anzahl der Elemente in weitem Umfang beeinflussen.
Auch eine Kombination von mehreren dieser Getriebe, die hintereinender geschaltet sind, ist sinnvoll und problemlos machbar.
Arm (6) kann auch durch eine Scheibe oder einen Ring ersetzt werden muss aber mit Welle (1) fest verbunden sein.
Die Ausführung der Lager ist vom jeweiligen Einsatzzweck des Getriebes abhängig.
Über das Gewicht der Riemenscheiben 1, der maximalen Drehzahl und des Durchmessers des Getriebes kann der Einfluss der Fliehkraft auf die Stellung der Riemenscheiben gesteuert werden.
Das Getriebe kann für alle denkbaren Zwecke bei denen Drehbewegungen zu übertragen sind eingesetzt werden. Damit sich die Riemenscheibe (8) nur in die gewünschte Richtung bewegt, kann eine Sperrung, zum Beispiel am Arm (6) eingesetzt werden.
Wenn die Spiralfeder (4) entfernt wird kann über eine geeignete, selbsthemmende Verstelleinrichtung die Hülse (3) verdreht werden um die Übersetzung mechanisch während des Betriebs zu verstellen. Die Drehmomentabhängigkeit ist dann aber entfallen.

Claims

Das Getriebe aus 1 ist dadurch gekennzeichnet, dass es stufenlos, drehmomentabhängig, mechanisch und automatisch funktioniert.
Das Getriebe aus 1 ist dadurch gekennzeichnet, dass eine variierbare Anzahl von Zahnrädern mit fest verbundenen Riemen oder Kettenscheiben drehbar angebracht ist.
Getriebe nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerung der äußeren Zahnräder fest mit der Antriebswelle verbunden ist.
Getriebe nach einem der Vorherigen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass eine Vorgespannte Feder die Riemenscheiben oder Zahnräder im Ruhezustand in äußerster Position hält.
Getriebe nach einem der Vorherigen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass durch den Widerstand des Abtriebs sich der Durchmesser des Flugkreises und damit die Übersetzung ändert.
Getriebe nach einem der Vorherigen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass es abhängig von der Anzahl der Zahnräder ihrer Zähneanzahl und ihrer Durchmesser an alle erdenklichen Übersetzungsverhältnisse angepasst werden kann.
Getriebe nach einem der Vorherigen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass es durch Weglassen des Federelements mechanisch stufenlos in einem großen Bereich verstellbar ist.
Getriebe nach einem der Vorherigen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Vorspannung der Feder abhängig vom Lastfall über eine geeignete Verstellvorrichtung justiert werden kann.
Getriebe nach einem der Vorherigen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass Die auf die Riemen- oder Zahnscheibe einwirkende Fliehkraft bei hohen Drehzahlen dies in die äusserste Position drückt.
Getriebe nach einem der Vorherigen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass sich mit ihm auch große Kräfte übertragen lassen.
Getriebe nach einem der Vorherigen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass sich auch ein oder mehrere Getriebe hintereinander Anordnen lasse.
Getriebe nach einem der Vorherigen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass durch die Verbindung der äußeren Zahnräder über das innere Zahnrad ein gleichmäßiger Flugkreisradius gewährleistet ist.
Getriebe nach einem der Vorherigen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass der Flugkreisdurchmesser der Riemen oder Zahnscheiben über den Verstellbereich des Getriebes stufenlos variabel ist.