DE102007009188A1

DE102007009188A1 - Formschlüssiges, stufenloses Kettengetriebe

Info

Publication number: DE102007009188A1
Application number: DE102007009188A
Authority: DE
Inventors: Horst Zoeller
Original assignee: Zoller Horst
Current assignee: Zoller Horst
Priority date: 2007-02-26
Filing date: 2007-02-26
Publication date: 2008-08-28
Anticipated expiration: 2027-02-27
Also published as: DE102007009188B4

Abstract

Das formschlüssige, stufenlose Kettengetriebe ist mit einzelnen radialverschiebbaren Kettenradträgern zwischen zwei Scheibenrädern versehen. Die Kettenräder auf den Kettenradträgern bilden zusammen einen im Durchmesser veränderbaren Kettenradkreis. Die Durchmesseränderung des Kettenradkreises geschieht mittels eines Schrittmotors, eines Zahnradgetriebes und einer Gewindestange. Die Gewindestange ist mit einem Kettenradträger verbunden. Die Kettenräder werden einzeln mit einem Schrittmotor und einem Schneckengetriebe durch Drehen in eine Position gebracht, damit sie bei jeder noch so kleinen Durchmesseränderung des Kettenradkreises der Kettenradteilung angepasst sind.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung, eine Drehzahländerung, durch radial verschiebbare Kettenradträger, welche zwischen zwei Scheibenräder, die mit Nuten radial versehen sind, zu erreichen.
Die Kettenradträger sind mit Kettenräder versehen, die drehbar angeordnet sind, was bedeutet, dass durch Drehbewegung mittels eines Schneckengetriebes und Schrittmotor, der Abstand zwischen den einzelnen Kettenrädern, bei einer Verschiebung der Kettenradträger nach aussen bzw. nach innen der Scheibenräder, immer der Teilung der Umlaufenden Kette entsprechend gedreht werden, dieses hat zur Folge, dass nicht mehr die Zähnezahl das Übersetzungsverhältnis ausschlaggebend ist, sondern der Durchmesser der durch die Umschlingung der Kette sich ergibt, z. B. der Durchmesser wird um 1 mm vergrössert, so wird der Umfang um 3,14 mm grösser, da mehrere Kettenräder an dem Umfang beteiligt sind, muss dieser auf entsprechend mehrere Zwischenabstännde verteilt werden, dies geschieht durch verdrehen der einzelnen Kettenräder mittels Schneckengetriebe (selbsthemmend) und Schrittmotor.
Zur Kraftübertragung genügt es wenn mindestens ein Zahn am Umfang mit der Kette im Eingriff steht, das wiederum bedeutet, zwischen den Kettenrädern beschreibt die Kette keinen Radius sondern eine Gerade, es würde ein Polygoneffekt entstehen, um diesen Polygoneffekt zu vermeiden, sind zwischen den Kettenradträgern, Kettenabstützungen angebracht, dieses sind Kettenradträger ohne Kettenräder, welche wiederum wie die Kettenradträger nach innen bzw. nach aussen der Scheibenräder verschoben werden können.
Die Verschiebung der Kettenradträger und Kettenabstützungen geschieht mittels Schrittmotor, welche über ein Zahnradgetriebe ein Zahnrad mit Innengewinde, welches gegen Verschieben in Achsialerrichtung gesichert ist, auf eine Gewindestange wirkt, die wiederum drehfest mit einem Kettenradträger bzw. einer Kettenabstützung verbunden ist.
Die Verschiebung der Kettenradträger und Kettenabstützungen geschieht in dem Bereich zwischen Kettenablauf und Kettenauflauf, was zur Folge hat, dass keine Kräfte der eigentlichen Kraftübertragung auf die Verschiebung einen Einfluss hat, was wiederum bedeute, dass zum eigentlichen Schaltvorgang nur geringe Schaltkräfte erforderlich sind.
Der Schaltvorgang kann manuell erfolgen, vorteilhaft ist eine automatische Schaltung, die abhängig von der Kraftübertragung ist und z. B. bei einem Verbrennungsmotor das günstigste Drehmoment eingehalten werden kann.
Die Vorgaben zur Einstellung des Getriebes werden an den Kettenrädern, der Kette bzw. an der Welle des An- und Abtriebes durch Sensoren abgefragt, diese werden dann durch einen Rechner verarbeitet und an die einzelnen zu verstellenden Getriebeteile weiter geleitet.
Um eine exakte stufenlose Verstellung, im Maschinenbau, bei Kraftfahrzeugen, bei Kettenfahrzeugen, bei Fahrrädern usw., einzuhalten, ist diese Erfindung optimal.
Besonders bei Geländefahrzeugen mit Allradantrieb kommen die Vorzüge besonders zur Geltung. Geländefahrzeuge können für jedes angetriebene Rad mit solch einem stufenlosen, formschlüssigen Getriebe versehen werden, was bei Kurvenfahrten den Vorteil hat, dass mit dem Lenkradeinschlagwinkel, jedes Rad mit der entsprechenden Umdrehung eingestellt wird, die es benötigt, da jedes Rad einen eigenen Kurvenradius durchlaufen muss, das bedeutet kein Rad ist durch ein Differenzialgetriebe von einem anderen Rad abhängig, um seine Vortriebskraft auf den Boden zubringen. Es benötigt keine Differenzialsperre, welche bei Kurvenfahrten nicht einsetzbar ist, da es Verspannungen, im schlimmsten Fall Schaden im Antriebsstrang geben kann.
Der Wirkungsgrad ist günstiger als alle bisher bekannten stufenlosen Getriebe, wie Reibrad-, Keilriemen-, Keilketten-, Öldruck- oder Kraftverteilungsgetriebe die auch mit Öldruck in Verbindung mit mechanischen Getrieben arbeiten.
So genannte, bekannte stufenlose Kettengetriebe wie sie unter
DE 10061332 A1 ; OF 2652030; DE 3318278 A1 ; DE 20006137 U1 ; WO 94/04411 ; DE 40110111 DE 4011011 A1
bekannt sind, müssen immer zwischen den einzelnen Kettenrädern oder Kettensegmenten mindestens eine ganze Kettenteilung weiter schalten, so dass nur bedingt von einem stufenlosen Getriebe gesprochen werden kann.
Zeichnungen:
1 Vorderansicht
2 Seitenansicht
Beschreibung der Erfindung.
Eine Vorrichtung 17 zum Verändern einer Drehzahl, besteht aus zwei im Durchmesser veränderbare Kettenradkreise. Die Kettenradkreise liegen zwischen zwei Scheibenräder 11 die mit radialen Nuten versehen sind. In diesen Nuten sind Ketteradträger 13 und Kettenabstützungen 1 radial verschiebbar angebracht. Die Verschiebung geschieht durch ein Zahnradgetriebe 14 mittels eines Zahnrades 16 welches mit einem Innengewinde versehen ist, dieses wiederum steht mit einer Gewindestange 15 in Verbindung. Das Zahnrad 16 ist achsial nicht verschiebbar, das bedeutet, dass bei einer Drehung des Zahnrades 16 die Gewindestange 15, welche verdrehfest mit Ketteradträger 13 und Kettenabstützung 1 verbunden ist, den Kettenradträge 13 samt Kettenrad 2 radial verschiebt, was zu einer Veränderung des Durchmessers des Kettenradkreises führt. Die Drehung des Zahnrades 16 erfolgt über ein Zahnradgetriebe 14 und einem Schrittmotor 3.
Damit bei einer Kettenradkreisveränderung keine Rücksicht auf die Kettenteilung genommen werden muss, sind die Kettenräder 2 drehbar angeordnet, die entsprechende Drehung wird durch ein Schneckengetriebe 12 und Schrittmotor 4 vorgenommen.
Beide Verstellungen werden durch einen Rechner gesteuert. Dieser Rechner bekommt seine Invormation von den Sensoren 5 zum Ausrichten der Kette 8 und 6 zum Ausrichten des Kettenrades 2. Die Ausrichtung des Durchmessers, des Kettenradkreises, hängt von dem Drehmoment an den Antriebs- bzw. Abtriebswellen 7, welche mit Drehmomentgebern 10 versehen sind, ab.
Kettenrad 2 Schneckengetriebe 12 mit dem Schrittmotor 4 sind mit dem Kettenradträger 13 verbunden.
Kettenradträger 13 und Kettenabstützung 1 (Kettenabstützung 1 entspricht einem Kettenradträger 13 jedoch ohne Kettenrad 2, Schneckengetriebe 12 und Schrittmotor 4), sind stirnseitig mit einem Radius versehen, der dem mittleren Kettenradkreisdurchmesser entspricht, dieses bedingt, dass der Poygoneffekt, der bei Verändeung des Kettenradkreisdurchmessers entsteht, sehr gering und dadurch unbedeutent ist.
Der Schaltvorgang geschieht im Schaltbereich 9 zwischen dem Ablaufen der Kette 8 und dem Auflaufen der Kette 8 auf den Kettenradkreisdurchmesser.
Die Verschiebung der Kettenradträger 13 bzw. der Kettenabstützung 1, sowie die Ausrichtung der Kettenräder 2 erfolgt je einzeln.

1: Kettenabstützung
2: Kettenrad
3: Schrittmotor Durchmesser ändern
4: Schrittmotor Kettenrad-Kette ausrichten
5: Sensor Kette ausrichten
6: Sensor Kettenrad ausrichten
7: Welle mit Schleifkontakte für Schrittmotor und Steuerrung
8: Kette
9: Schaltbereich
10: Drehmomentgeber in der Welle
11: Scheibenräder
12: Schneckengetriebe
13: Kettenradträger
14: Zahnradgetriebe
15: Gewindestange
16: Zahnrad mit Innengewinde
17: Vorrichtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 10061332 A1 [0011]
- DE 3318278 A1 [0011]
- DE 20006137 U1 [0011]
- WO 94/04411 [0011]
- DE 40110111 [0011]
- DE 4011011 A1 [0011]

Claims

Formschlüssiges, stufenloses Kettengetriebe mit radial, an zwei runden Scheiben verlaufenden Nuten zur Aufnahme von Ketteradträgern, die in radialer Richtung verschoben werden können um ein Drehzahländerung zu erreichen, zweckmässig bestehend aus zwei parallel angeordnete Wellen mit jeweils solcher Scheiben, deren Nachteil besteht darin, dass nur Übersetzungsänderungen möglich sind, die immer einer ganzen Kettenteilung je Kettenradträger betragen müssen. Die neue Erfindung einer stufenlosen, formschlüssigen Anordnung ist, dadurch gekennzeichnet, dass.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kettenräder 2 zwangsweise durch ein Schneckengetriebe 12, mittels Schrittmotor 4 in eine bestimmte Position gedreht werden und nach abschalten des Schrittmotores 4 durch Selbsthemmung des Schneckengetriebes 12, in dieser Stellung unverdrehbar und präziese gehalten werden.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schrittmotoren 4 durch einen Rechner gesteuert werden.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoren 5 und die Sensoren 6 die Vorgaben für den Rechner liefern.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, das in dem Schaltbereich 9 zwischen dem Ablaufen der Kette 8 und dem Auflaufen der Kette 8 auf die Kettenräder 2, Kettenradträger 13 und Kettenrad 2 einzeln verstellt werden, so dass unbeeinflusst von den zu übertragenden Kräften der Schaltvorgang leicht erfolgen kann.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kettenradträger 13 und die Kettenabstützungen 1 mit Aussenradien versehen sind, der dem mittleren Radius zwischen dem kleinstmöglichen und dem grösstmöglichen Kettenradius entspricht.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Zahnrad 16 des Zahnradgetriebes 14 mit der Gewindestange 15 durch ein Innengewinde verbunden ist, welches bei einer Drehung des Zahnrades 16, die Gewindestange 15 in eine achsiale Bewegung versetzt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gewindestange 15 drehfest mit dem Ketteradträger 13 und der Kettenabstützung 1, verbunden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Zahnrad 16 mit dem Innengewinde achsial nicht verschiebbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet ist, dass in der Welle 10 oder an anderer Stelle, Drehmomentgeber für eine automatische Drehzahländerung angebracht sind.