DE19843098A1 - Stufenloses Getriebe - Google Patents
Stufenloses GetriebeInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein stufenloses Getriebe mit einem ersten über eine Antriebswelle (9) mit einem Antrieb (8) verbundenen Kegel-Reibrad (1) und mit einem zweiten über eine Antriebswelle (10) mit einem Antrieb verbundenen Kegel-Reibrad (2), wobei die beiden Kegel-Reibräder (1, 2) derart in einem Abstand zueinander angeordnet sind, daß die Grundfläche des ersten Kegel-Reibrads (1) neben der Spitze des zweiten Kegel-Reibrads (2) und umgekehrt die Grundfläche des zweiten Kegel-Reibrads (2) neben der Spitze des ersten Kegel-Reibrads (1) liegt und das Drehmoment von dem ersten Kegel-Reibrad (1) auf das zweite Kegel-Reibrad (2) durch Übertragungsmittel mittels Reibschluß übertragbar ist, wobei die Übertragungsmittel auf den Mantelflächen der beiden Kegel-Reibräder (1, 2) quer zu den Mantelflächen verschiebbar sind. Um ein solches Getriebe mit einem möglichst einfachen Aufbau zu schaffen, das auch große Drehmomente zuverlässig übertragen kann, schlägt die Erfindung vor, dass die Übertragungsmittel ein Stirn-Reibrad (3) aufweisen, dessen Durchmesser größer ist als der Abstand der Mantelflächen der beiden Kegel-Reibräder (1, 2) zueinander, wobei zwischen dem Stirn-Reibrad (3) und den beiden Kegel-Reibrädern (1, 2) eine Anpresskraft wirkt.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein stufenloses Getriebe
mit einem ersten über eine Antriebswelle mit einem Antrieb
verbundenen Kegel-Reibrad und mit einem zweiten über eine
Abtriebswelle mit einem Abtrieb verbundenen Kegel-Reibrad,
wobei die beiden Kegel-Reibräder derart in einem Abstand
zueinander angeordnet sind, daß die Grundfläche des ersten
Kegel-Reibrads neben der Spitze des zweiten Kegel-Reibrads und
umgekehrt die Grundfläche des zweiten Kegel-Reibrads neben der
Spitze des ersten Kegel-Reibrads liegt und das Drehmoment von
dem ersten Kegel-Reibrad auf das zweite Kegel-Reibrad durch
Übertragungsmittel mittels Reibschluß übertragbar ist, wobei
die Übertragungsmittel auf den Mantelflächen der beiden
Kegel-Reibräder quer zu den Mantelflächen verschiebbar sind.
Stufenlose Getriebe können jeden Motorbetriebspunkt in eine
Betriebslinie und jede Motorbetriebslinie in ein Betriebsfeld
des Fahrkennfeldes wandeln. Damit lassen sich sowohl Vorteile
in der Fahrleistung als auch im Kraftstoffverbrauch und bei
der Abgasemission gegenüber Stufengetrieben erzielen (z. B.
bei Motorbetrieb auf seiner Betriebslinie des günstigsten
spezifischen Kraftstoffverbrauchs).
Stufenlose Getriebe können entweder mechanisch
(Umschlingungsgetriebe, Wälzgetriebe), hydraulisch oder
elektrisch ausgeführt sein. Am weitesten verbreitet sind
mechanisch stufenlose Umschlingungsgetriebe mit Stahlband, wie
sie in einigen Pkw der unteren Leistungsklasse in Serie sind.
Ein derartiges stufenloses Getriebe wird bspw. in Robert Bosch
GmbH (Hrsg.) Kraftfahrtechnisches Taschenbuch, 1995,
S. 568 f. offenbart. Die wesentlichen Baugruppen der
mechanisch stufenlosen Umschlingungsgetriebe für Pkw sind:
- - Anfahrelement (entweder nasse Lamellenkupplung, Magnetpulverkupplung oder hydrodynamischer Wandler),
- - Primär- und Sekundärscheiben mit axial verschiebbaren Kegelscheibenhälften und Kraftübertragung mittels Stahlband,
- - elektronisch-hydraulische Getriebesteuerung,
- - Wendestufe und
- - Achsantrieb mit Differential.
Die anderen genannten Prinzipien der stufenlosen Getriebe
konnten sich bisher nicht durchsetzen, da sie im Vergleich zu
Stufengetrieben in den wesentlichen Kriterien (Bauraum,
Gewicht, Übersetzungsbereich, Übertragungswirkungsgrad,
Bauaufwand und Anordnungsmöglichkeiten) teilweise noch
erhebliche Nachteile aufweisen.
Auch das aus dem Stand der Technik bekannte stufenlose
Umschlingungsgetriebe weist verschiedene Nachteile auf. So ist
es äußerst kompliziert aufgebaut und kann nur relativ geringe
Drehmomente übertragen. Aufgrund der als Stahlband
ausgebildeten Übertragungsmittel ist es zudem recht anfällig
und muß häufig gewartet werden. Schließlich sind die bekannten
stufenlosen Getriebe relativ großbauend und schwer.
Deshalb ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein
stufenloses Getriebe der eingangs genannten Art dahingehend
auszugestalten und weiterzubilden, daß es einfach aufgebaut
ist und auch große Drehmomente zuverlässig übertragen kann.
Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung ausgehend von
dem stufenlosen Getriebe der eingangs genannten Art vor, dass
die Übertragungsmittel ein Stirn-Reibrad aufweisen, dessen
Durchmesser größer ist als der Abstand der Mantelflächen der
beiden Kegel-Reibräder zueinander, wobei zwischen dem
Stirn-Reibrad und den beiden Kegel-Reibrädern eine Anpresskraft
wirkt.
Das erfindungsgemäße Getriebe hat den Vorteil, daß es aufgrund
der als Stirn-Reibrad ausgebildeten Übertragungsmittel
besonders robust und wartungsarm ist. Derartig ausgebildete
Getriebe sind äußerst zuverlässig.
Darüber hinaus können mittels der erfindungsgemäßen Getriebes
auch große Drehmomente sicher übertragen werden. Dadurch kann
das Getriebe auch zum Antrieb von Pkw oder anderen
Kraftfahrzeugen mit einem starken Antriebsmotor eingesetzt
werden.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere
darin, daß das stufenlose Getriebe, durch den sehr einfachen
Aufbau, mit vergleichsweise wenig Teilen, kostengünstig
gefertigt werden kann. Des weiteren ist auch mit einer
Gewichtseinsparung zu rechnen. Wartungsarbeiten sind aufgrund
des einfachen Aufbaus unkompliziert.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung wird vorgeschlagen, daß die Drehachsen der beiden
Kegel-Reibräder in einer gemeinsamen Ebene liegen.
Vorteilhafterweise verlaufen die Drehachsen der beiden
Kegel-Reibräder im wesentlichen parallel zueinander.
Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung weisen die Mantelflächen der beiden
Kegel-Reibräder die gleichen Abmessungen auf.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der vorliegenden
Erfindung wird vorgeschlagen, daß die Übertragungsmittel ein
weiteres Stirn-Reibrad aufweisen, dessen Durchmesser größer
ist als der Abstand der Mäntel der beiden Kegel-Reibräder
zueinander, wobei zwischen dem weiteren Stirn-Reibrad und den
beiden Kegel-Reibrädern eine Anpresskraft wirkt. Die
Anpresskraft kann bspw. elektrisch, hydraulisch oder
mechanisch (mittels eines Federelements) erzeugt werden.
Vorzugsweise schlägt die Erfindung des weiteren vor, daß das
weitere Stirn-Reibrad derart relativ zu dem ersten
Stirn-Reibrad und den beiden Kegel-Reibrädern angeordnet ist, daß
eine Zugkraft, die zwischen den beiden Stirn-Reibrädern wirkt,
in Anpreßkräfte, die zwischen den beiden Stirn-Reibrädern und
den beiden Kegel-Reibrädern wirken, umgelenkt wird.
Um einen besonders ruhigen und gleichmäßigen Lauf des
erfindungsgemäßen Getriebes erzielen zu können, schlägt die
Erfindung vor, daß das zweite Stirn-Reibrad einen Durchmesser
aufweist, der genauso groß ist wie der Durchmesser des ersten
Stirn-Reibrads. Dadurch können auch die Verluste aufgrund von
Schlupf zwischen den Mantelflächen der Stirn-Reibräder und den
Kegel-Reibrädern minimiert werden.
Um bei konstanter Drehrichtung der Antriebswelle auf eine
einfache und robuste Weise eine Drehrichtungsumkehr der
Abtriebswelle bewirken zu können, schlägt die Erfindung gemäß
einer vorteilhaften Weiterbildung vor, daß zwischen dem
zweitem Kegel-Reibrad und der Abtriebswelle ein
Planetengetriebe angeordnet ist. Alternativ wird
vorgeschlagen, daß zwischen dem ersten Kegel-Reibrad und der
Antriebswelle ein Planetengetriebe angeordnet ist. Durch das
Planetengetriebe stehen außerdem zusätzliche
Übersetzungsvarianten zur Verfügung.
Die Abtriebswelle ist vorzugsweise mit dem Sonnenrad des
Planetengetriebes verbunden. Durch Feststellen eines der
Planetenräder kann so auf einfache Weise eine
Drehrichtungsumkehr der Abtriebswelle realisiert werden.
Vorteilhafterweise ist als Planetengetriebe im Inneren der
Mantelfläche des zweiten Kegel-Reibrades eine Innenverzahnung
ausgebildet, in die drei mit einer Außenverzahnung versehene
Planetenräder greifen, die wiederum in die Außenverzahnung des
Sonnenrades greifen. Das Sonnenrad ist im Zentrum des
Planetengetriebes angeordnet. Dies ist ein besonders einfach
aufgebautes Planeten-Zahnradgetriebe, das in vorteilhafter
Weise die Idee eines möglichst einfach aufgebauten, robusten
und zuverlässigen stufenlosen Getriebes fortführt.
Zur Verstellung der Übersetzung des erfindungsgemäßen
Getriebes wird gemäß einer bevorzugten Ausführungsform
vorgeschlagen, daß die Stirn-Reibräder auf den Mantelflächen
der beiden Kegel-Reibräder elektrisch verschiebbar sind. Dazu
kann bspw. ein Elektromotor verwendet werden, der seine
Energie von einem Generator bezieht, der von den Kegel-Reib
rädern angetrieben wird.
Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung
wird vorgeschlagen, daß die Stirn-Reibräder auf den
Mantelflächen der beiden Kegel-Reibräder entgegen der Kraft
einer Rückstellfeder hydraulisch verschiebbar sind.
Vorteilhafterweise treiben die Kegel-Reibräder eine
Hydraulikpumpe an, die den hydraulischen Druck zum Verschieben
der Stirn-Reibräder erzeugt.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform schlägt die
Erfindung vor, daß die Kegel-Reibräder einen Fliehkraftregler
antreiben, der das Verschieben der Stirn-Reibräder steuert.
Der Fliehkraftregler kann entweder einen Elektromotor, eine
Hydraulikpumpe oder andere Verstellmechanismen ansteuern.
Um das erfindungsgemäße stufenlose Getriebe auskuppeln zu
können, wird gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung
vorgeschlagen, daß die Stirn-Reibräder von den Mantelflächen
der beiden Kegel-Reibräder abhebbar sind. Das Abheben der
Stirn-Reibräder kann bspw. mechanisch mittels eines
Kupplungspedals über ein entsprechendes Kupplungsgestänge
geschehen. Auch ein Abheben der Stirn-Reibräder mittels eines
Elektromotors, einer Hydraulikpumpe oder eines anderen
Antriebsmittels ist denkbar. Der Mechanismus zum Auskuppeln
des stufenlosen Getriebes kann der gleiche Mechanismus sein,
der auch die Stirn-Reibräder mit einer Anpresskraft auf die
Mantelflächen der beiden Kegel-Reibräder drückt.
Gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung
sind die Mantelflächen der Kegel-Reibräder und/oder die
Mantelflächen der Stirn-Reibräder mit einem Material
beschichtet, das einen hohen Reibungskoeffizienten aufweist.
Dadurch können auch besonders große Drehmomente von der
Antriebswelle auf die Abtriebswelle mittels des
erfindungsgemäßen Getriebes sicher und zuverlässig übertragen
werden. Als geeignete Beschichtungsmaterialien kommen bspw.
Gummi oder Silikon in Betracht.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im
folgenden anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 ein erfindungsgemäßes stufenloses Getriebe in einer
ersten Ausführungsform in Draufsicht;
Fig. 2 das Getriebe aus Fig. 1 in Frontansicht; und
Fig. 3 das Getriebe aus den Fig. 1 und 2 in
perspektivischer Ansicht.
In den Fig. 1 bis 3 ist das erfindungsgemäße stufenlose
Getriebe schematisch dargestellt. Die Teile des Getriebes, die
für die Erfindung unerheblich sind, sind in den Fig. 1 bis 3
nicht dargestellt und werden nicht näher beschrieben.
Ein erstes Kegel-Reibrad 1 wird von einem Antriebsmotor 8 über
eine Antriebswelle 9 angetrieben. Das Kegel-Reibrad 1 treibt
seinerseits die beiden Stirn-Reibräder 3, 4 an. Die Stirn-Reib
räder 3, 4 übertragen das Drehmoment des ersten Kegel-Reib
rades 1 auf ein dem ersten Kegel-Reibrad 1 entgegengesetzt
angeordnete zweite Kegel-Reibrad 2. Das Kegel-Reibrad 2 treibt
seinerseits über eine Abtriebswelle 10 bspw. die Räder eines
Kraftfahrzeugs (nicht dargestellt) an.
Das Drehmoment wird von der Antriebswelle 9 auf die
Abtriebswelle 10 mittels Reibschluß zwischen den Kegel-Reib
rädern 1, 2 einerseits und den Stirn-Reibrädern 3, 4
andererseits übertragen. Um auch große Drehmomente problemlos
übertragen zu können, sind die Mantelflächen der Reibräder 1,
2, 3 und 4 mit einem Material mit einem besonders hohen
Reibungskoeffizienten überzogen. Außerdem kann aufgrund der
vorteilhaften Anordnung der Stirn-Reibräder 3, 4 bezüglich der
Kegel-Reibräder 1, 2 eine Zugkraft, die zwischen den beiden
Stirn-Reibrädern 3, 4 wirkt, in Anpreßkräfte, die zwischen den
beiden Stirn-Reibrädern 3, 4 und den beiden Kegel-Reibrädern
1, 2 wirken, umgelenkt werden.
Die Stirn-Reibräder 3, 4 können auf Führungswellen 5, 6
stufenlos verschoben werden. Je nach der Stellung der
Stirn-Reibräder 3, 4 auf den Mantelflächen der Kegel-Reibräder 1, 2
variiert die Drehzahl der Abtriebswelle 10.
Das erfindungsgemäße Getriebe kann durch Anheben bzw. Absenken
der Stirn-Reibräder 3, 4 mit den Führungswellen 5, 6 von den
bzw. auf die Mantelflächen der Kegel-Reibräder 1, 2
ausgekuppelt bzw. eingekuppelt werden.
Die Drehrichtung der Abgangswelle 10 läßt sich bei
gleichbleibender Drehrichtung der Antriebswelle 9 durch den
Einsatz eines Planetengetriebes 7 umkehren.
Claims (17)
1. Stufenloses Getriebe mit einem ersten über eine
Antriebswelle (9) mit einem Antrieb (8) verbundenen
Kegel-Reibrad (1) und mit einem zweiten über eine
Abtriebswelle (10) mit einem Abtrieb verbundenen Kegel-Reib
rad (2), wobei die beiden Kegel-Reibräder (1, 2)
derart in einem Abstand zueinander angeordnet sind, daß
die Grundfläche des ersten Kegel-Reibrads (1) neben der
Spitze des zweiten Kegel-Reibrads (2) und umgekehrt die
Grundfläche des zweiten Kegel-Reibrads (2) neben der
Spitze des ersten Kegel-Reibrads (1) liegt und das
Drehmoment von dem ersten Kegel-Reibrad (1) auf das
zweite Kegel-Reibrad (2) durch Übertragungsmittel mittels
Reibschluß übertragbar ist, wobei die Übertragungsmittel
auf den Mantelflächen der beiden Kegel-Reibräder (1, 2)
quer zu den Mantelflächen verschiebbar sind, dadurch
gekennzeichnet, dass die Übertragungsmittel ein Stirn-Reib
rad (3) aufweisen, dessen Durchmesser größer ist als
der Abstand der Mantelflächen der beiden Kegel-Reibräder
(1, 2) zueinander, wobei zwischen dem Stirn-Reibrad (3)
und den beiden Kegel-Reibrädern (1, 2) eine Anpresskraft
wirkt.
2. Stufenloses Getriebe nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Drehachsen der beiden Kegel-Reib
räder (1, 2) in einer gemeinsamen Ebene liegen.
3. Stufenloses Getriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß die Drehachsen der beiden Kegel-Reib
räder (1, 2) im wesentlichen parallel zueinander
verlaufen.
4. Stufenloses Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß die Mantelflächen der beiden
Kegel-Reibräder (1, 2) die gleichen Abmessungen
aufweisen.
5. Stufenloses Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragungsmittel ein
weiteres Stirn-Reibrad (4) aufweisen, dessen Durchmesser
größer ist als der Abstand der Mäntel der beiden Kegel-Reib
räder (1, 2) zueinander, wobei zwischen dem weiteren
Stirn-Reibrad (4) und den beiden Kegel-Reibrädern (1, 2)
eine Anpresskraft wirkt.
6. Stufenloses Getriebe nach Anspruch 5, dadurch
gekennzeichnet, daß das weitere Stirn-Reibrad (4) derart
relativ zu dem ersten Stirn-Reibrad (3) und den beiden
Kegel-Reibrädern (1, 2) angeordnet ist, daß eine
Zugkraft, die zwischen den beiden Stirn-Reibrädern (3, 4)
wirkt, in Anpreßkräfte, die zwischen den beiden
Stirn-Reibrädern (3, 4) und den beiden Kegel-Reibrädern (1, 2)
wirken, umgelenkt wird.
7. Stufenloses Getriebe nach Anspruch 5 oder 6, dadurch
gekennzeichnet, daß das weitere Stirn-Reibrad (4) einen
Durchmesser aufweist, der genauso groß ist wie der
Durchmesser des ersten Stirn-Reibrads (3).
8. Stufenloses Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem zweitem Kegel-Reib
rad (2) und der Abtriebswelle (10) ein
Planetengetriebe (7) angeordnet ist.
9. Stufenloses Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Antriebswelle
(9) und dem ersten Kegel-Reibrad (1) ein Planetengetriebe
(7) angeordnet ist.
10. Stufenloses Getriebe nach Anspruch 8 oder 9, dadurch
gekennzeichnet, daß die Abtriebswelle (10) bzw. die
Antriebswelle (9) mit dem Sonnenrad des Planetengetriebes
(7) verbunden ist.
11. Stufenloses Getriebe nach Anspruch 10, dadurch
gekennzeichnet, daß als Planetengetriebe (7) im Inneren
der Mantelfläche des Kegel-Reibrades (1; 2) eine
Innenverzahnung ausgebildet ist, in die drei mit einer
Außenverzahnung versehene Planetenräder greifen, die
wiederum in die Außenverzahnung des Sonnenrades greifen.
12. Stufenloses Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 11,
dadurch gekennzeichnet, daß die Stirn-Reibräder (3, 4)
auf den Mantelflächen der beiden Kegel-Reibräder (1, 2)
elektrisch verschiebbar sind.
13. Stufenloses Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 11,
dadurch gekennzeichnet, daß die Stirn-Reibräder (3, 4)
auf den Mantelflächen der beiden Kegel-Reibräder (1, 2)
entgegen der Kraft einer Rückstellfeder hydraulisch
verschiebbar sind.
14. Stufenloses Getriebe nach Anspruch 13, dadurch
gekennzeichnet, daß die Kegel-Reibräder (1, 2) eine
Hydraulikpumpe antreiben, die den hydraulischen Druck zum
Verschieben der Stirn-Reibräder (3, 4) erzeugt.
15. Stufenloses Getriebe nach einem der Ansprüche 12 bis 14,
dadurch gekennzeichnet, daß die Kegel-Reibräder (1, 2)
einen Fliehkraftregler antreiben, der das Verschieben der
Stirn-Reibräder (3, 4) steuert.
16. Stufenloses Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 15,
dadurch gekennzeichnet, daß die Stirn-Reibräder (3, 4)
von den Mantelflächen der beiden Kegel-Reibräder (1, 2)
abhebbar sind.
17. Stufenloses Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 16,
dadurch gekennzeichnet, daß die Mantelflächen der
Kegel-Reibräder (1, 2) und/oder die Mantelflächen der
Stirn-Reibräder (3, 4) mit einem Material beschichtet sind, das
einen hohen Reibungskoeffizienten aufweist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1998143098 DE19843098A1 (de) | 1998-09-21 | 1998-09-21 | Stufenloses Getriebe |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1998143098 DE19843098A1 (de) | 1998-09-21 | 1998-09-21 | Stufenloses Getriebe |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19843098A1 true DE19843098A1 (de) | 2000-03-23 |
Family
ID=7881616
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE1998143098 Withdrawn DE19843098A1 (de) | 1998-09-21 | 1998-09-21 | Stufenloses Getriebe |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE19843098A1 (de) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
BE1015575A3 (nl) * | 2003-06-20 | 2005-06-07 | Zf Getriebe N V Sint Truiden | Verbeterde continu variabele tranmissie. |
CN108533709A (zh) * | 2018-06-27 | 2018-09-14 | 徐宇 | 滚轮传动无级变速箱 |
DE102012111798B4 (de) * | 2012-06-12 | 2020-03-26 | Hyundai Motor Company | Automatisiertes Handschaltgetriebe eines Fahrzeuges |
CN112145642A (zh) * | 2020-10-26 | 2020-12-29 | 冯松 | 一种传动装置 |
-
1998
- 1998-09-21 DE DE1998143098 patent/DE19843098A1/de not_active Withdrawn
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
BE1015575A3 (nl) * | 2003-06-20 | 2005-06-07 | Zf Getriebe N V Sint Truiden | Verbeterde continu variabele tranmissie. |
DE102012111798B4 (de) * | 2012-06-12 | 2020-03-26 | Hyundai Motor Company | Automatisiertes Handschaltgetriebe eines Fahrzeuges |
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CN112145642A (zh) * | 2020-10-26 | 2020-12-29 | 冯松 | 一种传动装置 |
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8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |