DE102005051210A1 - Gearing mechanism comprises a housing arranged on a shaft and rotating about an axis of rotation through the shaft from a balancing position against a restoring force - Google Patents

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Abstract

Gearing mechanism comprises a housing (10) arranged on a shaft (3) and rotating about an axis of rotation through the shaft from a balancing position against a restoring force (12, 13, 14). The housing has one or more shafts (2, 2a) in contact with the shaft and a continuous gear. Preferred Features: The restoring force acts on the housing via a toothed rack and acts on the shafts. The housing rotates opposite the shaft in both directions.

Description

Die Erfindung betrifft ein Getriebe, das sich bei verschiedenen Belastungszuständen unter- bzw. übersetzt.The The invention relates to a transmission that translates or translates at different load conditions.

Zum Stand der Technik gehören stufenlose Riementriebe, stufenlose Kettengetriebe, hydrostatische Getriebe und stufenlose Reibradgetriebe. Diese Reibradgetriebe bauen, wenn die Antriebswelle mit Drehmoment belastet wird, Reibung auf. So passen sie sich selbsttätig dem Abtriebsmoment an. Die Reibradgetriebe übertragen aber im allgemeinen nur Leistungen bis ca.5 KW und bremsen nicht.To the State of the art belong Continuously variable belt drives, stepless chain drives, hydrostatic Gearbox and stepless friction gearbox. Build these friction gears, when the drive shaft is loaded with torque, friction on. This is how they adjust themselves the output torque. However, the friction gear transmits in general only power up to about 5 KW and do not brake.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, selbsttätig das Übersetzungsverhältnis des Getriebes auf einfache Weise an die äußeren Bedingungen anzupassen. Dabei werden unnötige Drehzahlen vermieden und das Drehmoment des Motors wird bei jeder Fahrgeschwindigkeit voll ausgenutzt, ohne dabei auf Beschleunigungswerte zu verzichten. Bei starkem Gefälle untersetzt das Getriebe ins Langsame.It The object of the invention, automatically the transmission ratio of the Gearbox to easily adapt to the external conditions. This will be unnecessary Speeds are avoided and the torque of the engine is at each Driving speed fully utilized, without falling to acceleration values to renounce. On a steep slope Squat the transmission in the slow.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Getriebe mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und Weiterbildungen gelöst.The Task is according to the invention with a Transmission with the features of claim 1 and further developments solved.

Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, dass wenn ein höheres Drehmoment benötigt wird, wie beispielsweise beim Anfahren oder der Bergauffahrt, sowie größere Bremskräfte bei der Bergabfahrt, sich eine Verstellwelle verstellt. Entsprechend der Zugkraft welche auf sie wirkt, verbunden mit dem Drehmoment das von ihr abgegeben wird, führt die Verstellwelle, welche variabel gelagert ist, Bewegungen aus. Diese Bewegungen, von der Antriebswelle weg und auf die Antriebswelle zu, ändern das Übersetzungsverhältnis des Getriebes, denn beide Wellen sind über ein Verstellgetriebe oder stufenloses Getriebe miteinander verbunden. Je nach Bedarf wird ins Schnelle, oder ins Langsame über- bzw. untersetzt. Links- und Rechtslauf ist möglich.Of the Invention is based on the idea that if a higher torque needed becomes, as for example at the start or the ascent, as well greater braking forces the downhill, adjusted an adjusting shaft. According to the Pulling force acting on them, combined with the torque that is delivered by her leads the adjusting shaft, which is variably mounted, movements. These movements, away from the drive shaft and onto the drive shaft to change the gear ratio of Getriebes, because both shafts are via a variable or continuously variable transmission connected together. According to need is in the Fast or slow or stocky. Left and right rotation is possible.

Beim Bauen von dem Getriebe gibt es mehrere Ausführungsmöglichkeiten, die anhand von Zeichnungen in schematischer Weise dargestellt sind. Es zeigenAt the Building the gearbox, there are several design options based on drawings are shown in a schematic manner. Show it

1 das Aufbauprinzip eines Getriebes gemäß eines ersten Ausführungsbeispiels; 1 the structure principle of a transmission according to a first embodiment;

2 das erweiterte Aufbauprinzip gemäß des ersten Ausführungsbeispiels; 2 the expanded structure principle according to the first embodiment;

3 ein Getriebe gemäß eines weiteren Ausführungsbeispiels. 3 a transmission according to another embodiment.

Beim in 1 schematisch dargestellten Getriebe trägt die Antriebswelle (1) zwei axial verstellbare Riemenscheibenteile (4), die durch eine Spannkraft (14) zusammengedrückt werden. Die Verstellwelle (2) trägt primär eine Riemenscheibe (5) und sekundär ein Zahnrad (6). Die Abtriebswelle (3) trägt primär ebenfalls ein Zahnrad (7), das in das Zahnrad (6) der Verstellwelle eingreift. Anstelle von Zahnrädern können auch Kettentriebe oder andere Kraftübertragungselemente verwendet werden. Vorzugsweise ist an der Abtriebswelle eine Kupplung angebracht. Diese Kupplung kann alternativ auch auf einer Anderen, oder der Antriebswelle angebracht sein. Die Verstellwelle (2) und die Abtriebswelle (3) sind in einem Gehäuse (10), dem Verstellwellenkörper oder Verstellwellengehäuse gelagert. Dieses Gehäuse ist so gelagert, daß die Abtriebswelle (3) einen festen Drehpunkt hat. Dazu sind, rechts und links am Gehäuse, konzentrisch zur Mittelachse der Abtriebswelle Aufnahmezapfen angebracht. Diese Zapfen ragen in die Aufnahmebohrungen von rechts und links angebrachten Haltelaschen (30) und sind in diesen drehbar gelagert. Dieser Drehpunkt ist auch der Drehpunkt für das Verstellwellengehäuse (10). Die Verstellwelle (2) bewegt sich dadurch zirkular um diesen Punkt. Das Gehäuse (10) kann auch auf der Abtriebswelle, über z. B. Kugellager gelagert sein. Der konstruktive Abstand von Verstellwelle (2) und Abtriebswelle (3) ist ein Maß für die Übersetzungsänderung.When in 1 schematically illustrated gear carries the drive shaft ( 1 ) two axially adjustable pulley parts ( 4 ), which by a clamping force ( 14 ) are compressed. The adjusting shaft ( 2 ) primarily carries a pulley ( 5 ) and secondarily a gear ( 6 ). The output shaft ( 3 ) carries primarily also a gear ( 7 ) in the gear ( 6 ) engages the adjusting shaft. Instead of gears and chain drives or other power transmission elements can be used. Preferably, a clutch is attached to the output shaft. This clutch may alternatively be mounted on another, or the drive shaft. The adjusting shaft ( 2 ) and the output shaft ( 3 ) are in a housing ( 10 ), the Verstellwellenkörper or Verstellwellengehäuse stored. This housing is mounted so that the output shaft ( 3 ) has a fixed pivot point. For this purpose, right and left on the housing, concentric with the central axis of the output shaft spigot attached. These pins protrude into the receiving bores of right and left attached retaining tabs ( 30 ) and are rotatably mounted in these. This pivot point is also the pivot point for the Verstellwellengehäuse ( 10 ). The adjusting shaft ( 2 ) thereby moves circularly around this point. The housing ( 10 ) can also on the output shaft, over z. B. ball bearings be stored. The constructive distance of adjusting shaft ( 2 ) and output shaft ( 3 ) is a measure of the translation change.

Wenn die Kupplung trennt, können die Verstellwelle und die Abtriebswelle kein Drehmoment aufbauen. Die Spannkraft (14) oder Normalkraft (14), die an der Antriebswelle (1) auf die Riemenscheibenhälften (4) wirkt, drängt den Riemen oder die Rollenkette auf der Antriebsriemenscheibe (4) in radialer Richtung nach außen. Dadurch wird der wirksame Riemenscheibendurchmesser, der Riemenscheibe (4), auf das Maximale vergrößert und das Getriebe nimmt die maximale Übersetzung ein. Um das Einlaufen in die verstellbare Riemenscheibe und das Auslaufen aus der Riemenscheibe zu garantieren, sind vorzugsweise Zylinderrollenketten zu verwenden. Die großen Normalkräfte die nötig sind, um diese Ketten zu spannen, erleichtern das Austreiben aus der Keilrille.When the clutch disconnects, the adjusting shaft and the output shaft can not build up torque. The clamping force ( 14 ) or normal force ( 14 ) attached to the drive shaft ( 1 ) on the pulley halves ( 4 ), urges the belt or roller chain on the drive pulley ( 4 ) in the radial direction to the outside. This will determine the effective pulley diameter, pulley ( 4 ), increases to the maximum and the transmission takes the maximum gear ratio. In order to guarantee the entry into the adjustable pulley and the pulley, preferably cylindrical roller chains are to be used. The large normal forces that are necessary to tension these chains, facilitate the expulsion from the V-groove.

Wenn die, in diesem Fall am Abtrieb sitzende Kupplung, sich mit den Fahrzeugantriebsrädern verbindet, üben diese Räder auf die Abtriebswelle (3) einen Widerstand aus. Die Welle möchte sich nicht drehen. Die sich drehende und vom Motor angetriebene Verstellwelle (2) baut ein Drehmoment auf. Weil sich die Abtriebswelle(3) immer noch nicht dreht, läuft das Zahnrad (6) der Verstellwelle (2) kreisförmig um das Zahnrad (7) der Abtriebswelle (3) herum. Der Weg von der Verstellwelle (2) zur Antriebswelle (1) wird länger. Dabei wird der Riemen gegen die Spannkraft (14) der Riemenscheibenhälften nach innen, auf einen kleineren Riemenscheibendurchmesser gedrängt. In gleichem Maße erhöht sich das Drehmoment in der Verstellwelle, bis die erzeugte Kraft die Abtriebswelle (3) mitdreht und sich da mit dem Getriebe ausgestattete Fahrzeug in Bewegung setzt.When the clutch, in this case on the output, connects to the vehicle drive wheels, these wheels will act on the output shaft (FIG. 3 ) a resistance. The wave does not want to turn. The rotating and driven by the motor adjusting shaft ( 2 ) builds up a torque. Because the output shaft ( 3 ) still does not rotate, the gear is running ( 6 ) of the adjusting shaft ( 2 ) circularly around the gear ( 7 ) of the output shaft ( 3 ) around. The way from the adjusting shaft ( 2 ) to the drive shaft ( 1 ) becomes longer. The belt is against the clamping force ( 14 ) of the pulley halves inwardly, urged to a smaller pulley diameter. To the same extent increases the torque in the adjusting shaft until the force generated, the output shaft ( 3 ) and turns there equipped with the transmission vehicle in motion.

Lassen die Beschleunigungskräfte nach, dann holt die Systemspannkraft (14) die Verstellwelle (2) über den Keilriemen oder die Rollenkette zurück. Das Getriebe übersetzt sich. Da die Reibung zwischen Keilriemen und Riemenscheibe das Auslaufen aus der Keilrille erschwert, kann durch eine Fliehkraftkupplung (18) das Auslaufen erzwungen werden.If the acceleration forces drop, then the system clamping force ( 14 ) the adjusting shaft ( 2 ) back over the V-belt or roller chain. The gear translates. Since the friction between V-belt and pulley makes it difficult to leave the V-groove, a centrifugal clutch ( 18 ) are forced to expire.

Bei der Bergabfahrt wirkt das gleiche Prinzip um Bremskräfte aufzubauen. Die Abtriebswelle treibt die Verstellwelle an. Diese versucht auszuweichen. Dazu schlägt die Verstellwelle, zirkular die entgegengesetzte Richtung, als beim Beschleunigen ein. Nach Überwinden des oberen Totpunktes wird der Weg vom Antrieb zur Verstellwelle wieder größer. Der Treibriemen wird am Antrieb auf einen kleineren Durchmesser gedrängt. Es findet eine Untersetzung statt. Gleichermaßen erhöht sich das Drehmoment der Verstellwelle und sie nimmt größere Bremskräfte von der Abtriebswelle auf, welche sich mit zunehmender Neigung verstärken und die Fahrgeschwindigkeit verringern.at downhill works the same principle to build up braking forces. The output shaft drives the adjusting shaft. This tries to evade. To beats the adjusting shaft, circular the opposite direction, as when Accelerate. After overcoming the top dead center becomes the path from the drive to the adjusting shaft bigger again. The drive belt is forced to a smaller diameter on the drive. It a reduction takes place. Similarly, the torque increases Adjusting shaft and it takes greater braking power from the output shaft, which increase with increasing inclination and reduce the driving speed.

Man kann die Antriebswelle auch um 180° versetzten, so daß Antriebswelle, Abtriebsmelle und Verstellwelle auf einer Linie liegen. Dieses System arbeitet nach dem gleichen Prinzip, ist aber vom Aufbau her umgedreht und mit Federn vorgespannt, so dass sich die Verstellwelle am oberen Totpunkt befindet.you can also offset the drive shaft by 180 °, so that drive shaft, Output shaft and adjusting shaft are in line. This system works on the same principle, but is turned upside down and preloaded with springs, so that the adjusting shaft at the top Dead center is located.

Verstellwelle und Abtriebswelle tragen Zahnräder um Drehbewegung zu übertragen. Diesmal trägt die Verstellwelle zwei axial verstellbare Riemenscheibenhälften, die über Federn vorgespannt sind. Als zweckmäßig bieten sich Federn aller An zur Erzeugung der nötigen Spannkräfte geradezu an. Auch ein Fluid kann zur Spannkrafterzeugung verwendet werden.adjusting and output shaft carry gears to transmit rotary motion. This time wearing the adjusting shaft two axially adjustable pulley halves, via springs are biased. As appropriate offer Feathers of all to the production of the necessary clamping forces downright at. Also, a fluid can be used for clamping force generation.

Eine, oder mehrere vorgespannte Federn (12, 13) halten den maximalen Abstand von Antriebswelle und Verstellwelle aufrecht. In diesem Zustand ist das Getriebe voll übersetzt. Beim Einrücken der Kupplung baut die Verstellwelle ein Drehmoment auf. Dieses Drehmoment ist so groß, daß es die vorgespannte Fahrwiderstandsfeder (12, 13) weiter spannt. Zugleich bewegt sich die Verstellwelle auf die Antriebswelle zu. Dadurch wandert der Keilriemen auf den axial verstellbaren Riemenscheibenhälften (5), welche von der Verstellwelle (2) getragen werden, im Durchmesser nach außen und das Drehmoment der Verstellwelle erhöht sich. Das heißt, die Fahrgeschwindigkeit nimmt ab und die Bergsteigfähigkeit nimmt zu. Bei nachlassender Steigung lässt auch das Drehmoment der Verstellwelle nach. Dadurch wird sie von den Fahrwiderstandsfedern, wieder in Richtung oberen Totpunkt gedrückt. Dadurch erhöht sich die Geschwindigkeit so, wie die Steigung nachläßt.One or more preloaded springs ( 12 . 13 ) maintain the maximum distance between drive shaft and adjusting shaft. In this state, the transmission is fully translated. When engaging the clutch, the adjusting shaft builds up a torque. This torque is so great that it is the preloaded resistance spring ( 12 . 13 ). At the same time, the adjusting shaft moves towards the drive shaft. As a result, the V-belt moves on the axially adjustable pulley halves ( 5 ), which of the adjusting shaft ( 2 ), in diameter outward and the torque of the adjusting increases. That is, the driving speed decreases and the climbing ability increases. As the gradient decreases, so does the torque of the adjusting shaft. As a result, it is pressed by the driving resistance springs, again in the direction of top dead center. This increases the speed as the slope subsides.

Das in 2 gezeichnete Beispiel, besitzt ein Verstellwellengetriebe. Die beiden Verstellwellen (2 + 2a) erzeugen über ihre Zahnräder (6, 7, 8, 9) eine sehr hohe Verstellkraft. Diese Kraft ist um ein vielfaches größer als die Kraft, mit der der Keilriemen die Verstellwelle (2) zur Antriebswelle (1) hin zieht.This in 2 drawn example, has a Verstellwellengetriebe. The two adjusting shafts ( 2 + 2a ) generate over their gears ( 6 . 7 . 8th . 9 ) a very high adjustment force. This force is many times greater than the force with which the V-belt drives the adjusting shaft ( 2 ) to the drive shaft ( 1 ) draws.

Das Verstellwellengehäuse (10) treibt eine Zahnstange an, die je nach Bedarf, mit Bremswiderstand (13) oder Fahrwiderstand (12) beaufschlagt wird.The adjusting shaft housing ( 10 ) drives a rack, depending on your needs, with braking resistor ( 13 ) or driving resistance ( 12 ) is applied.

Durch verschieben des Fahrwiderstandes (12) mit Hebel (34) werden verschiedene Fahrstufen erreicht, oder das Getriebe auf ein anderes Drehmoment abgestimmt.By shifting the driving resistance ( 12 ) with lever ( 34 ) different driving levels are achieved, or the gearbox tuned to a different torque.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel zeigt 3.Another embodiment shows 3 ,

In diesem Fall besteht der Abtrieb (3) aus einem Zylinder, der an einer Stirnfläche geschlossen ist. Durch den Mittelpunkt des Zylinders verläuft die Abtriebswelle (3), sie ist mit dem Zylinder verbunden. Die Innenseite des Zylinders trägt eine Innenverzahnung.In this case, the output ( 3 ) from a cylinder which is closed at one end face. Through the center of the cylinder, the output shaft ( 3 ), it is connected to the cylinder. The inside of the cylinder carries an internal toothing.

Die Verstellwelle (2) bildet mit den Zahnrädern (6, 7, 8, 9, .... x) und der Abtriebtrommel (3) mehrfache Übersetzungen.The adjusting shaft ( 2 ) forms with the gears ( 6 . 7 . 8th . 9 , .... x) and the output drum ( 3 ) multiple translations.

Damit das auch unter Belastung so bleibt, ist die Verstellwelle (2) mit dem Abtriebswellenzylinder (3) über die Verstellwellenführung (32) so verbunden, dass der radiale Abstand von Verstellwelle und Abtriebswelle erhalten bleibt, während die zirkulare Bewegungsfreiheit der Verstellwelle nicht eingeschränkt wird.To ensure that this remains under load, the adjusting shaft ( 2 ) with the output shaft cylinder ( 3 ) via the adjusting shaft guide ( 32 ) connected so that the radial distance of the adjusting shaft and the output shaft is maintained, while the circular freedom of movement of the adjusting is not limited.

Die Verstellwellenführung (32) greift an ihrem, der Verstellwelle (2) entgegengesetzten Ende, zwischen Spannfedern (12 + 13), welche den nötigen Fahrwiderstand als auch den nötigen Bremswiderstand aufbringen. Diese Feder, Federpakete, Gasdruckfedern, Drehfedern, Spiralfedern, Zugfedern oder progressive Federn stützen sich, um Kraft aufzubauen, über Anschläge (33) gegen den festen Gehäusedeckel (10) ab. Dieser Gehäusedeckel weist einen Formschlitz auf, wodurch eine zirkulare Bewegung der Verstellwelle (2) möglich ist.The adjusting shaft guide ( 32 ) engages at her, the adjusting shaft ( 2 ) opposite end, between tension springs ( 12 + 13 ), which apply the necessary driving resistance as well as the necessary braking resistance. These springs, spring packs, gas springs, torsion springs, coil springs, tension springs or progressive springs support to build up force via stops ( 33 ) against the fixed housing cover ( 10 ). This housing cover has a form slot, whereby a circular movement of the adjusting ( 2 ) is possible.

Die Verstellwelle (2) und die Antriebswelle (1) sind wie in Zeichnung 1 über einen Riemen- oder Rollenkettentrieb miteinander verbunden. Dieser Riementrieb wird von der Verstellwelle (2), in Abhängigkeit vom Kraftbedarf der Abtriebswelle (3), geregelt.The adjusting shaft ( 2 ) and the drive shaft ( 1 ) are connected together as in drawing 1 via a belt or roller chain drive. This belt drive is driven by the adjusting shaft ( 2 ), depending on the power requirement of the output shaft ( 3 ), regulated.

Ein Dämpfer kann auf die Verstellwelle beruhigend wirken, so daß Lastwechsel nicht als störend empfunden werden.One damper can have a calming effect on the adjusting shaft, so that load changes not felt disturbing become.

Claims (6)

Getriebe mit einem an einer Welle (3) angebrachten Gehäuse (10), das aus einer Gleichgewichtsstellung gegen Rückstellkraft (12, 13, 14) um eine durch die Welle (3) verlaufende Drehachse verdrehbar ist, wobei das Gehäuse (10) zur Erzeugung von einem Getriebe eine oder mehrere Wellen (2, 2a) aufweist, welche mit Welle (3) und einem stufenlosen Getriebe in Kontakt stehen.Gearbox with one on a shaft ( 3 ) mounted housing ( 10 ), which consists of an equilibrium position against restoring force ( 12 . 13 . 14 ) one through the shaft ( 3 ) extending axis of rotation is rotatable, wherein the housing ( 10 ) one or more shafts ( 2 . 2a ), which with shaft ( 3 ) and a continuously variable transmission in contact. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückstellkraft (12, 13) über Zahnstange (19) auf das Gehäuse (10) wirkt.Transmission according to claim 1, characterized in that the restoring force ( 12 . 13 ) via rack ( 19 ) on the housing ( 10 ) acts. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückstellkraft (12, 13) auf eine Welle (2, 2a) wirkt.Transmission according to claim 1, characterized in that the restoring force ( 12 . 13 ) on a wave ( 2 . 2a ) acts. Getriebe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (10) gegenüber der Welle (3) in beide Richtungen verdrehbar ist.Transmission according to one of the preceding claims, characterized in that the housing ( 10 ) opposite the shaft ( 3 ) is rotatable in both directions. Getriebe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die festen Anschlagflächen (33) für die Rückstellkräfte, verschiebbar sind.Transmission according to one of the preceding claims, characterized in that the fixed abutment surfaces ( 33 ) for the restoring forces, are displaceable. Getriebe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschläge für die Rückstellkräfte (12, 13) über Verstelleinrichtung (34) verschiebbar sind.Transmission according to claim 5, characterized in that the stops for the restoring forces ( 12 . 13 ) via adjusting device ( 34 ) are displaceable.
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