DE19609750C2

DE19609750C2 - Stufenlos einstellbares Getriebe

Info

Publication number: DE19609750C2
Application number: DE1996109750
Authority: DE
Inventors: Edgar Loehr
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1996-03-13
Filing date: 1996-03-13
Publication date: 1998-07-30
Anticipated expiration: 2016-03-14
Also published as: EP0883761A1; DE19609750A1; WO1997034092A1

Description

Die vorliegende Erfindung befaßt sich mit einem stufenlos einstellbaren Getriebe, vorzugsweise für den Einsatz in Muskelkraftantrieben, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Riemengetriebe laufen schmiermittelfrei und leise, zudem sind sie wartungsarm und feuchtigkeitsunempfindlich. Sie haben daher ein breites Einsatzgebiet im allgemeinen Maschinenbau. Aus den gleichen Gründen wären sie zum Einsatz im Muskelkraftantrieb von Fahrrädern oder sonstigen Treffahrzeugen prädestiniert.

Von besonderem Interesse sind stets stufenlose Getriebe (Variogetriebe), da sie die Anforderungen von Fahr- und Prozeßantrieben optimal erfüllen könnten. Keilriemen-Variogetriebe, wie bei Kleinwagen und Motorrollern bereits eingesetzt, scheitern bei muskelkraftbetriebenen Fahrzeugen jedoch an ihrem durch die erforderliche hohe Vorspannung und die Art der Kraftübertragung bedingten schlechten Wirkungsgrad, an den relativ geringen übertragbaren Drehmomenten, an ihrer schwergängigen und zeitlich trägen Schaltbarkeit und an ihrer breiten Bauform.

Aus der DE-PS 6 63 180 ist ein Kettenräderwechselgetriebe mit stufenloser Regelung bekannt, bei dem eine seitliche, lastproportionale Kupplung des Zugmittels und eine Steuerung des Laufkreises über durch Kurvenscheiben geschaltete Kuppelmittel mit einer Vor- und Rückverlagerung des Einkuppelpunktes vorgesehen ist. Als Zugmittel wird ein nichtelastisches, metallenes Gelenkband verwendet. Die Kuppelmittel sind als radial und axial bewegliche, metallene Klemmbacken ausgebildet. Aufgrund des geringen Reibungsbeiwertes zwischen Zugmittel und Gelenkband muß eine hohe Anpreßkraft erzeugt werden, um sicher zu kuppeln. Dies bedeutet ein hohes Getriebegewicht und zudem die Notwendigkeit und den Aufwand von Wälzkörpern im Kuppelmechanismus, da dieser sonst selbsthemmend wird und nicht mehr freikuppelt. Durch die rein radiale Beweglichkeit der Kuppelmittel wird das Ein- und Auskuppeln erschwert, da nur ein geringer Teil der Zugmittelkraft für die Erzeugung der Kuppelkraft nutzbar ist und zwangsläufig tangentialer Schlupf zwischen Kuppelmittel und Zugmittel beim Ein- und Auslaufen auftritt.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein stufenlos einstellbares Getriebe zu schaffen, das für einen allgemeinen Einsatz geeignet ist und ein geringes Gewicht, einen einfachen Aufbau und einen hohen Wirkungsgrad besitzt, und ferner ein reibungsarmes Ein- und Auskuppeln des Zugmittels und eine Schmiermittelfreiheit des Zugmittels erlaubt.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die Gesamtheit der im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale.

Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterentwicklungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

Beim erfindungsgemäßen Variogetriebe wird die Änderung des Übersetzungsverhältnisses, ähnlich wie beim stufenlosen Keilriemengetriebe, durch eine Führung des Zugmittels, z. B. eines Riemens, an den Antriebs-/Ab triebsdoppelscheiben auf jeweils veränderlichen Durchmessern bewirkt und die Ein-/Ausleitung der Antriebskräfte ähnlich, nämlich durch die seitliche Riemenflanke, jedoch ohne den Riemen von unten zu unterstützen, erreicht.

Der Laufradius des Riemens wird durch die Steuerung der seitlichen Einkupplung des Triebmittels zwischen den Scheiben herbeigeführt. Die Position des Einkupplungspunktes bestimmt dabei den Laufradius. Zum Kuppeln des Triebmittels mit den Planscheiben sind Kuppelmittel vorgesehen, die an den Planscheiben angeordnet sind und tangential und radial beweglich gelagert sind. Sie sind zur Erreichung der lastabhängigen Kraftübertragung unter Last selbstunterstützend bzw. selbsthemmend ausgeführt und kuppeln am Auslaufpunkt, vorzugsweise selbsttätig, ab.

Im folgenden wird analog zum Begriff Zugmittel auch der Begriff "Riemen" verwendet.

Die Kuppelmittel reagieren nach dem Einschalten durch Schaltelemente (z. B. Kurvenscheiben, Steuerrollen), auf Relativbewegungen beim Einlege- bzw. Auslaufvorgang zwischen dem Riemen und ihren Abstützungspunkten auf den Treibscheiben und setzen die tangentialen und/oder radialen Riemenbewegungen und -kräfte in axiale Spreizbewegungen und damit in seitliche Druckkräfte in Form einer axialen Anpresskraft auf die Riemenflanken um.

Für einen guten Rundlauf sind die Kuppelmittel vorzugsweise in höherer Zahl vorhanden (z. B. 10 Stück pro Treibscheibe). Die Kraftumsetzung erfolgt durch eine Lagerung der Kuppelmittel auf Spreizelementen, wie z. B. Schrägflächen, an Schräghebeln oder auf Wälzkörpern. Durch eine doppelte, in jeder Lastrichtung wirkende Anordnung der Spreizelemente ist Treib- und Bremsbetrieb, Vorwärts- und Rückwärtsbetrieb möglich, sofern für jede Drehrichtung und jede Treibscheibe wenigstens eine Schaltvorrichtung vorgesehen wird.

Damit ist die Klemmkraft proportional zur Riemenlast und es kann, je nach eingesetzter Geometrie, im Extremfall die Haltekraft bereits eines Kupplungselementes die maximal zulässige Riemenzugkraft übersteigen. Es sind also sehr hohe Übertragungskräfte ohne Vorspannung und selbst bei geringen Umschlingungswinkeln möglich, wobei aber, zur Erreichung eines guten Leistungsgewichts, die Kräfte auf möglichst viele Kupplungselemente gleichzeitig verteilt werden sollten. Die Lagerung bzw. die Abstützung der Kupplungselemente ist vorzugsweise reibungsarm ausgeführt und in ihrem Kraftübersetzungsverhältnis auf den Reibwert der Materialpaarung Riemen/Kupplungsfläche abgestimmt.

Aufgrund der lastproportionalen, stets optimal angepaßten Klemmkraft und der Reduzierung der Reibungsverluste beim Kuppelvorgang - statt einer Gummi/Aluminium-Reibpaarung nun Stahl/Gleitkunststoff oder sogar Wälzlagerung - wird ein gegenüber dem Keilriemenvariogetriebe entscheidend verbesserter Wirkungsgrad insbesondere in dem für Muskelkraftantriebe sehr wichtigen Teillastbereich erzielt. Durch Begrenzung ihres Bewegungsweges, z. B. über Anschläge, oder durch eine Begrenzung der Vorspannung des Leertrums in Verbund mit einem entsprechend großen Freigangwinkel (α) kann eine Begrenzung der maximal übertragbaren Kraft erreicht werden, was eine Selbstzerstörung des Getriebes bei Fehlfunktion der Steuerung verhindert und andere Antriebsteile schont.

Das Übersetzungsverhältnis ist unabhängig von der auftretenden Last steuerbar. Pulsierende, stark schwankende Drehmomente (wie beim Pedalantrieb) haben keinen automatischen Einfluß auf das Übersetzungsverhältnis.

Die Kupplungselemente können grundsätzlich von beliebigen Schaltvorrichtungen betätigt werden, z. B. auch elektromagnetisch, hydraulisch oder pneumatisch Mechanische Schaltvorrichtungen sind jedoch besonders einfach und bei Muskelkraftantrieben vorzuziehen.

Die mechanische Schaltung des Einkuppelpunktes (und damit der Übersetzung) übernehmen durch einen Schaltzug oder einen Schaltservomotor verstellbare Kurvenscheiben, Kurvensegmente oder Steuerrollen.

Durch eine Kopplung der Schaltelemente der Treibscheiben untereinander bzw. durch eine Erfassung der Riemenspannung oder der Riemenlänge des Leertrums mit entsprechender Rückwirkung auf die Steuerelemente wird sichergestellt, daß der Riemen nicht schlapp läuft oder unter hohe Vorspannung gerät.

In der Regel ist eine maximale Übersetzungsänderung innerhalb nur ein bis zwei Umdrehungen realisierbar, womit sogar die Schaltgeschwindigkeit von Kettenschaltungen übertroffen wird.

Sämtliche Elemente sind vor Wasser und Schmutz geschützt oder durch entsprechende Materialwahl gegen diese Medien unempfindlich.

Vorteile der Erfindung gegenüber bekannten einstellbaren Getrieben:

- hoher Wirkungsgrad durch lastabhängige Kuppelkräfte und reduzierte Reibung
- praktisch schlupffrei durch selbsthemmenden Kuppelmechanismus mit kurzen Kuppelwegen
- lastschaltbar aufgrund permanenten Eingriffs mehrerer Kuppelmittel
- sehr große Getriebespreizung durch entsprechend groß gestaltbare Laufkreisunterschiede der Treibscheiben möglich
- minimale Schaltkraft durch selbsttätige Kuppelmittel
- relativ schmal bauend durch Einsatz von Planscheiben mit konstantem, geringen gegenseitigem Abstand
- geeignet für Vierquadrantenbetrieb, d. h. Vorwärts- und Rückwärts-Antreiben und Vorwärts- und Rückwärts-Bremsen, je nach Anzahl und Ausrichtung der Spreizelemente und je nach Anzahl der Schaltmittel
- für stationäre Maschinen und Fahrzeugantriebe geeignet, wegen kontrolliert einstellbarer Übersetzung
- stufenlose Verstellung des Übersetzungsverhältnisses durch Verlagerung des Kupplungspunktes
- bei geringen bis mittleren Drehzahlen leise laufend durch geringe Verfahrwege der Kuppelmittel
- hohe Schaltgeschwindigkeit durch rasche Verschiebung der Einkuppelpunkte
- geringer Herstellungsaufwand durch geringe Anzahl verschiedener Bauteile, die zudem preiswert sind
- relativ geringes Gewicht durch Gummiriemen, insbesondere bei großer Transmissionslänge
- weitgehend wartungsfrei und geringer Verschleiß bei geringen Gleitwegen
- einmal eingestellt, keine weitere Justierarbeit notwendig aufgrund des Fehlens von Schaltstufen
- funktionssicher durch simple Kinematik
- es ist bei einer entsprechenden Riemenlänge unempfindlich gegen eine Verschränkung

Das erfindungsgemäße Variogetriebe besitzt somit gegenüber dem Stand der Technik eine ganze Reihe wesentlicher Vorzüge und ist insbesondere für den Ein- Quadrantenbetrieb (eine Laufrichtung, eine Kraftrichtung) eines Fahrradantriebes ideal, weil technisch einfach realisierbar, geeignet.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert. Hierbei gehen aus den Zeichnungen und ihrer Beschreibung weitere erfindungswesentliche Merkmale und Vorteile der Erfindung hervor. Es zeigen

Fig. 1 Darstellung des Schaltprinzips und der Laufkreisstabilisierung;

Fig. 2 Darstellung des Grundprinzips der Übersetzungsänderung von Riemenvariogetrieben (Einheit von Schaltung und Transmission);

Fig. 3 Schnittbild der Grundkörper eines scheibengekuppelten Getriebes mit Treibdoppelscheiben und Planriemen;

Fig. 4 Ansicht mit Teilschnitt der Antriebsdoppelscheibe mit Kuppelleisten und Kurvenscheibe;

Fig. 5 Ansicht und Teilschnitt der Abtriebsdoppelscheibe mit Kuppelleisten, Kurvenscheibe, Tastrolle und Planriemen;

Fig. 6 Darstellung des Ein- und Auslaufwinkels des Riemens am Kuppelleistenpolygon.

Beim stufenlos einstellbaren Getriebe (Fig. 2-6) läuft ein im wesentlichen rechteckiger, in seiner Länge auf den Tretlager-Radlagerabstand bemessener Riemen 1 jeweils im Spalt zwischen den Hälften bzw. Treibscheiben 5 der Antriebs- 2 bzw. Abtriebsdoppelscheiben 3. Dieser Spalt, also der Abstand der Scheiben zueinander, ist etwas größer als die Riemenbreite, so daß der Riemen 1 nicht mit den Scheiben in direkte Berührung kommt.

Die Kupplungselemente 4 sind vorzugsweise paarweise gegenüber an den Innenseiten der Treibscheibe 5 gelagert. Der Riemen 1 besitzt zueinander wenigstens annähernd parallele Riemenflanken und ist einfachheitshalber in seinem Querschnitt rechteckig/quadratisch und seitlich sehr drucksteif, in Biegerichtung aber weich, was durch entsprechend tiefe Biegekerben, wie bei Keilriemen, erreicht werden kann.

Die erforderliche Anpreßkraft wird durch eine ganze Anzahl (im Beispiel 12 bzw. 8 Paare pro Doppelscheibe) schaltbarer, seitlich in achsparalleler Richtung wirkender, selbsthemmender Kupplungselemente 4 erzeugt, die als Kuppelleisten 15 ausgebildet und an zur Riemenflanke 27 hin im wesentlichen planen Antriebs- /Abtriebsdoppelscheiben (2; 3) gelagert sind, welche den Riemen 1 selbst nicht berühren. Das Schalten dieser Kupplungselemente 4 erfolgt durch Schaltvorrichtungen, vorzugsweise mechanisch über Kurvenscheiben, Kurvenscheibensegmente 8 oder Steuerrollen.

Die Verfahrrichtung der Kupplungselemente 4 ist zur Vermeidung von Reibverlusten auf die Einlaufbewegung des Riemens abgestimmt, die bei den hier benötigten kurzen Verfahrwegen von wenigen Millimetern, in etwa dem Winkelwert - zum Radiusstrahl gemessen - von 180°/Anzahl der Kuppungselemente pro Treibscheibe 5 entspricht. Entlang dieses Verfahrweges gleiten die Kupplungselemente 4 mittels ihrer Schrägflächen 6' an zugeordneten Schrägflächen 6 der Treibscheibe auf, oder werden durch Schräghebel oder Wälzkörper (Spreizelemente) in achsparalleler Richtung zur Riemenflanke angehoben, was zu einer der Riemenzugkraft proportionalen seitlichen Anpreßkraft auf die Flanken 27 führt. Dabei übertragen die Spreizelemente auch die Zugkraft vom Riemen auf die Treibscheiben und umgekehrt. Das Verhältnis von Zugkraft zu Anpreßkraft ist durch Wahl der Geometrien bzw. Steigungswinkel der Spreizelemente auf die Erfordernisse einstellbar und begrenzbar. In der Regel liegt das Steigungsverhältnis der Schrägflächen 6 relativ zur Treibscheibenebene zwischen 1 : 2 und 1 : 4. Ebenso ist durch die Ausrichtung der Schrägflächen 6, d. h. der Schnittlinie von Schrägflächenebene und Treibscheibenebene (Freigangwinkel α, Fig. 4), der vom jeweiligen Kupplungselement 4 an der Gesamtlast übernommene Lastanteil einstellbar. Dabei kann eine leichte Vorspannung des Leertrums 28 des Treibriemens 1 hilfreich sein, um eine gleichmäßige Lastverteilung zu erreichen. Eine zum Radiusstrahl gespiegelte Anordnung zusätzlicher Spreizelemente ermöglicht den universellen Vierquadrantenbetrieb (z. B. Rückwärtstreten).

Bei der Konstruktion der Spreizelemente ist zu berücksichtigen, daß die Bewegungsbahn des Riemens 1 gegenüber der Treibscheibe am Einlaufpunkt (Einlaufwinkel β) zu der Bahn am Auslaufpunkt (Auslaufwinkel γ) relativ zum Radiusstrahl gespiegelt ist, die Spreizelemente in ihrer Bewegung also einen zweiten Freiheitsgrad benötigen (Fig. 6). Hierbei ist der erste Freiheitsgrad der radiale und der zweite Freiheitsgrad der tangentiale Freiheitsgrad. Dies ist durch Gleitflächen 6 besonders leicht zu erfüllen, welche bei guter Gleitpaarung einen hohen Wirkungsgrad erreichen. Dabei muß der Freigangwinkel α wenigstens etwas größer als der Einlauf- (β), bzw. der Auslaufwinkel (γ) sein, die sich beide aus der Formel β = γ = 360/2n errechnen, wobei n die Anzahl der Kuppelelemente 4 pro Treibscheibe 5 ist.

Die Klemmleisten 15 sind vorzugsweise in ihrer Ruhestellung in die Treibscheiben 5 unter Scheibenniveau eingebettet, so daß sie den Riemen 1 in der Ruhestellung nicht berühren und nicht vorzeitig einkuppeln können. Sie werden am gewünschten Einschaltpunkt des Riemens 1 an der Doppelscheibe 2; 3 durch eine mechanische, elektromagnetische, pneumatische oder hydraulische Schaltvorrichtung eingekuppelt und am Auslaufpunkt A durch eine Schaltvorrichtung oder selbsttätig ausgekuppelt. Die Lage des Einkuppelpunktes E gegenüber dem Gleichlaufpunkt G (Fig. 1) bestimmt, ob der Riemen 1 auf einen größeren - Einschaltpunkt E ist entgegen der Laufrichtung gegenüber dem Gleichlaufpunkt G verschoben -, bzw. einen kleineren - Einschaltpunkt G ist in Laufrichtung verschoben - Durchmesser läuft, womit sich eine stufenlose Variation der Laufradien ergibt. Der Gleichlaufpunkt ergibt sich geometrisch als Eckpunkt des gleichschenkligen Dreiecks K-M-G, wobei M der Laufkreismittelpunkt, K der Kuppelpunkt der voranlaufenden Kuppelleiste und G der Einschaltpunkt (= Gleichlaufpunkt) für gleichen Laufdurchmesser sind. Nur wenn der Einschaltpunkt E mit dem Gleichlaufpunkt übereinstimmt, bleibt der Laufdurchmesser konstant. Damit entspricht jedem Laufkreisdurchmesser auch ein bestimmter anderer Gleichlaufpunkt G, womit das Übersetzungsverhältnis durch eine Verschiebung der Einschaltpunkte E über die Verschiebung des Schaltpunktes S, dargestellt durch die Verschiebung von S in Fig. 1, einstellbar ist.

Da sich bei Veränderung des Laufradius eine Veränderung der Riemenneigung relativ zur Verbindungslinie der Drehachsen des Getriebes ergibt, stellt sich eine, den momentan eingestellten Laufradius stabilisierende, selbsttätige Verschiebung des Gleichlaufpunktes G ein. Dieser Effekt ist bei sehr langen Riemen 1 und kleinen Antriebsscheiben 2 schwach und muß ggf. durch eine oder zwei Hilfsrollen 20 in der Nähe der Antriebsdoppelscheibe 2 verstärkt werden.

Das Einschalten erfolgt vorzugsweise mechanisch durch eine radial wirkende Kurvenscheibe 8 bzw. ein Kurvenscheibensegment, gegen die die Steuerstifte 9 der Kuppelleisten 15 oder gesonderte Zwischenhebel oder Steuerstößel anlaufen.

Diese Kurvenscheibe wird antriebsseitig direkt vom Schaltzug 18 bzw. Schaltservo betätigt (=aktiver Regler), abtriebsseitig vorzugsweise über eine Tastrolle 10 (Fig. 5), die Änderungen der Leertrumlänge in entsprechende Verschiebungen des Einschaltzeitpunktes durch Verstellen der Kurvenscheibe 8, z. B. über ein Hebelgetriebe 16, 19, 21, 22 umsetzt (=reaktiver Regler). Die federbelastete Tastrolle 10 kann den Riemen 1 nach außen oder bei anderer Montage nach innen drücken. Bei nach außen drückender Tastrolle 10 bewirkt der Steuerarm 19 beim Nachaußenschwenken (=Verlängerung des Leertrums) eine Verschiebung der Kurvenscheibe 8 bzw. des Kurvenscheibensegmentes entgegen der Laufrichtung, bei nach innen drückender Tastrolle 10 beim Nachaußenschwenken bewirkt der Steuerarm 19 eine Verschiebung in Laufrichtung. Das jeweilige Übersetzungsverhältnis wird auf den Einzelfall angepasst, um einerseits Regelschwingungen zu vermeiden und andererseits eine doch entsprechend rasche Nachregelung zu erlauben.

Die Treibscheiben sind z. B. aus hochfestem Leichtmetall-Feinguß hergestellt und besitzen riemenseitig eine Anzahl radial verlaufende Ausnehmungen für die Aufnahme und Lagerung der Kuppelleisten 15. Diese sind auf vier Schrägflächen 6 - je zwei außen, zwei innen - gelagert und weisen den Schrägflächen 6 zugeordnete Schrägflächen 6' auf und werden von einer ringförmigen Drahtfeder 17 in die nach innen kuppelnde Schaltposition gezogen. Die Schrägflächen 6 besitzen sowohl radial wie auch tangential gemessen einen Steigungswinkel zur Treibscheibenebene von z. B. 20°. Die Kuppelleisten 15 besitzen Steuerstifte 9, die im Einlaufbereich über einen Abschnitt von ca. 45° Bogenwinkel auf der Kurvenscheibe 8 entlang gleiten und um ca. 3 mm radial angehoben und am Einschaltpunkt relativ rasch wieder abgesenkt werden, wobei der Riemen 1 über einen achsparallelen Klemmhub von ca. 0,5-1 mm sofort gekuppelt wird. Die Kurvenscheibe 8 besteht aus Kunststoff und dreht selbst nicht mit. Sie ist aber um die Antriebsachse verstellbar und an der Antriebsscheibe 2 koaxial drehbar gelagert. Die Kurvenscheibe 8 besitzt gegenüber der Treibscheibe 5 einen radialen Hub von ca. 3 mm. Vor dem Einschaltpunkt befinden sich die Kuppelleisten 15 für das Einführen des Riemens 1 im eingriffslosen Umfangssektor in Tiefstellung, danach in selbsthemmendem Eingriff mit dem Riemen.

Das Ausschalten erfolgt selbsttätig durch den Riemenzug.

Die Kurvenscheibe 8 wird auf der Antriebsseite unmittelbar durch den Schaltzug 18 verdreht, auf der Abtriebsseite wird die Kurvenscheibe 8 durch die Tastrolle 10 und den Mitnahmestift 22 verdreht. Die Tastrolle 10 besitzt seitlich je einen Führungsbund, was ein Abspringen bei rauhen Bedingungen verhindert. Ihr Steuerarm 19 dreht sich um ein Gelenk auf der Trägerplatte 16, die drehfest in einem Gewindeauge mit dem Fahrradrahmen verbunden ist. Der Steuerarm 19 wird durch eine Feder (nicht dargestellt) mit relativ geringer Kraft gegen den Riemen 1 gedrückt.

Die Gleitflächen der Treibscheiben 5 sind z. B. mit dünnen Stahlplättchen belegt, die entsprechenden Gegenflächen der Klemmleisten 15 aus Polyamid mit Gleitkunststoff beschichtet. Die Schnittlinie von Schrägfläche und Treibscheibenfläche schneidet den Radius unter einem Winkel von α = 45°.

Rücktrittbremsen und ebenso Rückwärtsfahren ist möglich, wenn die Klemmleisten 15 in der Nähe des Einlaufpunktes E beim kurzen Rückwärtstritt durch die Kurvenscheibe 8 ebenfalls eingeschaltet werden, vorzugsweise am Antrieb in Rückwärtslaufrichtung gesehen deutlich nach dem Gleichlaufpunkt G, beim Abtrieb deutlich vor diesem, womit sich ein eher kraftgünstiges Hebelverhältnis einstellt (Berggang).

Statt auskuppelnder Federn, sind auch einkuppelnde möglich und vorteilhaft, wobei die Kurvenscheibe 8 entsprechend entgegengesetzt wirken muß und vorzugsweise innen in Achsnähe plaziert ist (Fig. 4, 5).

Die Lagerung der Kuppelleisten/Klemmkörper 15 erfolgt vorzugsweise in hochfesten Leichtmetall-Gußscheiben oder tiefgezogenen oder gespritzten Kohlefaserkunststoffscheiben, die mit entsprechenden Schrägflächen oder Gelenkrillen und Anschlägen ausgeformt sind. Sie haben Durchbrüche, Bohrungen bzw. Sacklöcher für die Steuernasen, bzw. Steuerstößel, Verbindungsschrauben und Rückholfedern.

Diese Antriebs-/Abtriebsdoppelscheiben 2; 3 können einteilig oder mehrteilig hergestellt sein. Sie sind in ihren parallelen Innenflächen zum Riemen hin weitgehend plan. Auf der Außenseite sind sie zur besseren Aufnahme der Spreizkräfte vorzugsweise flachkegelig. Die Kuppelleistennuten sind vorzugsweise in Verstärkungsrippen 29 eingebettet. Für Fahrradantriebe besitzt die Antriebsdoppelscheibe rahmenseitig eine platzsparende Vertiefung für das Ende des Tretlagergehäuses, kurbelseitig eine Aussparung für die Tretkurbel, sofern diese nicht ohnehin angegossen ist, oder einen Befestigungsflansch für die gängigen Tretkurbelsterne.

Zur Verminderung von Reibverlusten beim Einbiegen des Riemens 1 beim Kuppelvorgang kann vor allem bei sehr breiten Kuppelleisten oder/und einer hohen Zahl von Kuppelleisten, deren Längsmitte etwas erhaben sein. Damit beginnt der Riemen an dieser Stelle zu biegen bevor die volle Anpreßkraft erreicht wird.

Der kleinste Laufradius des Riemens 1 wird von dessen maximal zulässiger Biegung bestimmt, der größte Laufdurchmesser ist nahezu beliebig. Es können also je nach vorhandenem Platz extreme Ober-/Untersetzungen realisiert werden. Der Riemen sollte hochzugfest und sehr biegeflexibel ausgeführt sein und entsprechende Einkerbungen an der Unterseite besitzen.

Für das Fahrradgetriebe beträgt der Durchmesser der Antriebsdoppelscheiben ca. 22-26 cm, die der Abtriebsdoppelscheiben etwa 60% davon. Beim Rennrad wird der Abtrieb kleiner, beim Mountainbike oder Lastenfahrrad entsprechend größer sein.

Für übliche Fahrradrahmen muß der Riemen über ein Riemenschloß teilbar sein oder zusammengeklebt werden. Besser ist jedoch eine solche Anpassung des Rahmens, daß ein ungeteilter Riemen möglich ist.

Ohnehin wäre eine Führung der Rahmenstreben des Fahrrades oberhalb des Riemens ideal, da dann mehr Platz für das Getriebe selbst zur Verfügung stünde.

Bezugszeichenliste

A Auslaufpunkt
E Einkuppelpunkt
G Gleichlaufpunkt
S Schaltpunkt
M Mittelpunkt
K Kuppelpunkt des vorlaufenden Elements

α

Freigangwinkel

β

Einlaufwinkel

γ

Auslaufwinkel

1

Riemen

2

Antriebsdoppelscheibe

3

Abtriebsdoppelscheibe

4

Kupplungselement

5

Treibscheibe

6, 6'

Schrägflächen

7

Distanzring

8

Kurvenscheibe

9

Steuerstifte

10

Tastrolle

11

Spreizkörper

12

Riemencord

14

Steuerarm

15

Kuppelleisten

16

Trägerplatte

17

Rückholfeder

18

Schaltzug

19

Steuerarm

20

Hilfsrolle

21

Lagerzapfen

22

Mitnahmestift

28

Leertrum

29

Verstärkungsrippe

Claims

1. Stufenlos einstellbares Getriebe mit einer Antriebs- und Abtriebsdoppelscheibe und einem beide Treibdoppelscheiben zur Übertragung der Drehleistung verbindenden Zugmittel, wobei eine stufenlose Änderung des Getriebe-Übersetzungsverhältnisses durch eine stufenlose Veränderung des Zugmittel-Laufkreisradius an mindestens einer der Treibdoppelscheiben durch radiale Führung des Zugmittels gegeben ist, und wobei die Kraftübertragung zwischen dem Zugmittel und den Treibdoppelscheiben durch seitlich am Zugmittel angreifende Kuppelmittel erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß die Kuppelmittel (4; 15; 52) auf den Treibdoppelscheiben (2; 3) tangential beweglich gelagert sind, wobei diese tangentiale Bewegung in eine auf die Zugmittelflanken (27) gerichtete Bewegung zum Kuppeln bzw. Entkuppeln der Kuppelmittel (4; 15; 52) umgesetzt wird.

2. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kuppelmittel (4; 15; 52) auf den Treibscheiben (2; 3) tangential und radial beweglich gelagert sind.

3. Getriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Zugmittel ein seitendruckfester, biegeweicher Riemen (1) verwendet wird.

4. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Zugmittel beidseitig durch Kuppelmittel (4; 15) geklemmt wird, wobei die Materialpaarung von Zugmittelflanke und gegenüberliegender Kuppelmitteloberfläche einen möglichst hohen Reibwert, z. B. durch die Paarung Gummi/Metall oder Gummi/Kunststoff, ergibt, und daß die Lagerung der Kuppelmittel auf den Treibscheiben jedoch möglichst reibungsarm, z. B. durch Gleitbeschichtung oder Wälzlagerung, gestaltet ist.

5. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kuppelmittel (4) als vorzugsweise radial angeordnete Kuppelleisten (15) oder -platten ausgeführt sind, die gegenüber der Treibdoppelscheibe (2; 3) radial und tangential verschieblich sind und die sich auf relativ zur Scheibenachse radial und tangential schrägen Gleitflächen, den Schrägflächen (6; 6'), an den Scheiben zur Übertragung des Drehmoments und zur Erzeugung der Kuppelkraft abstützen.

6. Getriebe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schnittlinie der Ebene der Schrägflächen (6; 6') mit einer gedachten, zur Treibscheibenachse senkrecht liegenden Scheibenebene einen Winkelwert zum Radiusstrahl ergibt, der größer ist als der Einlauf- (β) bzw. Auslaufwinkel (γ), die sich aus der Anzahl der Kuppelleisten pro Treibscheibe errechnen, und wobei das Steigungsverhältnis der Schrägflächen (6, 6') gegenüber dieser gedachten Scheibenebene vorzugsweise zwischen 1 : 2 und 1 : 4 beträgt.

7. Getriebe nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kuppelleisten (15) auf mehreren, zueinander parallel versetzten Schrägflächen (6, 6') gelagert sind.

8. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Veränderung des Laufkreisradius durch ein Kuppeln des Riemens (1) auf unterschiedlichen Laufkreisradien erfolgt und zwar über eine gesteuerte Verschiebung der Einschaltpunkte der Kuppelmittel (4, 15) bzw. des Einkuppelpunktes (E), bezogen auf den momentanen Gleichlaufpunkt (G).

9. Getriebe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltmittel als begrenzt drehbare Kurvenscheibe (8) ausgebildet ist, auf der die Kuppelmittel (4; 15) wenigstens im Schaltbereich entlanggleiten, und daß der Einschaltpunkt (E) in oder entgegen der Laufrichtung des Riemens (1) durch eine auf die Kurvenscheibe wirkende Schaltvorrichtung, z. B. durch einen Schaltzug (18) verstellt werden kann, wobei die Kurvenscheibe um die Treibachse als Bewegungsmittelpunkt drehbar ist.

10. Getriebe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurvenscheibe (8) an der Abtriebsdoppelscheibe (3) von einem, vorzugsweise von innen, mit einer Tastrolle (10) unter Federkraft gegen das Leertrum (28) des Riemens (1) drückenden Steuerarm (14), dessen Drehpunkt (21) am Getriebegehäuse oder -rahmen bzw. einer rahmenfesten Trägerplatte (16) sitzt, über einen Mitnahmestift (22) angesteuert wird, wobei durch die Federkraft gleichzeitig eine gewisse Vorspannung auf das Leertrum des Riemens (1) gebracht wird.

11. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Kuppelmittel (4, 15) in ihrer Längsmitte leicht gewölbt sind.

12. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß bei großer Länge des Riemens (1), der Riemen (1) im Zugtrum in der Nähe der Treibdoppelscheibe (2) über wenigstens eine Führungsrolle (20) geführt wird.

13. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß bei schnell drehenden Antriebsaggregaten die an den Kuppelmitteln (4; 15) auftretenden Fliehkräfte zum Ein- oder Auskuppeln des Zugmittels genutzt werden.