DE19936342A1

DE19936342A1 - Automatically controlled compact variable speed gear consists of multi-sectional blade wheel and two toothed gears on either side, for selective use as drive or take-off

Info

Publication number: DE19936342A1
Application number: DE1999136342
Authority: DE
Inventors: Karl-Heinz Reh
Original assignee: REH KARL HEINZ
Current assignee: REH KARL HEINZ
Priority date: 1999-08-02
Filing date: 1999-08-02
Publication date: 2001-02-15

Abstract

The gear consists of a blade wheel (1) constructed from plate sectors, for selective use as drive or take-off, and two toothed gears (4) on either side of the plate and at right angles to it. Dependent upon the arrangement of the tooth tips, the toothed gears cause a transverse displacement of the blades in the engagement area, and a positive power transmission of the toothed gears. The two parallel rotating opposite gear shafts are connected outside the movement area of the blade plate, by two meshing toothed gears, which secure synchronization of the shafts.

Description

Die Erfindung ist dem Gebiet der Antriebs- und Getriebe technik zuzuordnen.The invention is in the field of drive and transmission assign technology.

Regelgetriebe mit kraftschlüssiger Momentenübertragung bestehen heute hauptsächlich aus einem Regelscheibenpaar, welches durch einen endlosen Riemen keilförmigen Querschnitts miteinander verbunden ist. Da der spezifische Anpressdruck des Riemens aufgrund des Riemenmaterials wie auch seiner Form stabilität und der mechanischen Verstellsteuerung der umlaufen den Regelscheibe begrenzt ist, können nur kleinere Drehmomente direkt übertragen werden. Erhöhte Getriebeleistungen werden dadurch nur in hohen Drehzahlbereichen möglich, oder die Momente müssen durch entsprechend große Regelscheibendurchmesser über tragen werden. Gewicht und Baugröße solcher Getriebe sind dabei bezogen auf die möglichen Leistungsübertragungen äußerst umfang reich. Eine formschlüssige Kraftübertragung nach dem gleichen Regelprinzip mit Hilfe einer Kette statt eines Riemens vermeidet überhöhte Dimensionierungen. Die Kettenkonstruktion dieses Getriebes ist nicht geräuscharm, die Konstruktion ist schwer gewichtig und für hohe Drehzahlen nicht geeignet.Variable speed gearbox with non-positive torque transmission consist mainly of a pair of regulating disks, which by an endless belt wedge-shaped cross-section is connected. Because of the specific contact pressure of the belt due to the belt material as well as its shape stability and the mechanical adjustment control of the circulating The regulating wheel is limited, only smaller torques can be transmitted directly. Increased transmission power will be therefore only possible in high speed ranges, or the moments must have a correspondingly large control wheel diameter will wear. Weight and size of such gears are included extremely extensive in relation to the possible power transfers rich. A positive power transmission after the same Avoids the rule principle with the help of a chain instead of a belt excessive dimensions. The chain construction of this The transmission is not quiet, the construction is heavy weighty and not suitable for high speeds.

Eine weitere Gruppe mechanischer Regelgetriebe basiert auf der Kraftübertragung durch Friktion. Durch die Punkt- oder Linien berührung der Friktionselemente lassen sich hiermit nur geringe Leistungen übertragen.Another group of mechanical variable speed gearboxes is based on the Power transmission through friction. Through the dots or lines The friction elements can only be touched slightly Transfer benefits.

Bei allen bisher genannten Konstruktionen wird als zusätzlicher Nachteil verzeichnet, dass die Regelfähigkeit bei Getriebestillstand stand nicht gegeben ist.In all the constructions mentioned so far, it is used as an additional Disadvantage noted that the ability to control when the transmission is at a standstill was not given.

Die Erfindung basiert auf der Aufgabe, eine Getriebekonstruktion darzustellen, die bei geringem Gewicht und beschränkter Bau größe ausreichend hohe Drehmomente sowohl bei niedrigen als auch bei hohen Drehzahlen erreicht. Dabei sollte die Verstell barkeit auch bei Drehzahl 0 gegeben sein.The invention is based on the task of a gearbox construction depict the light weight and limited construction Sufficiently high torques both at low and achieved even at high speeds. The adjustment availability can also be given at speed 0.

Eine Konstruktion, die allen diesen Forderungen gerecht wird, stellt sich in Fig. 1 vor.A construction that meets all of these requirements is presented in FIG. 1.

Ein Lamellenrad (1) ist, ausgehend von der Radnabe (2), aus einer Vielzahl von konisch gearbeiteten, aus hochfestem Material - z. B. gehärtetem Federstahl - hergestellten Bandab schnitten(Lamellen)zusammengesetzt. Die Lamellenkanten sind keilförmig angeschliffen, die Lamellen von der Nabenseite aus gehend mittig mit einer rechteckigen Ausnehmung versehen (Schnitt AB), die im Fortgang der jeweils benachbarten Lamellen eine steigende oder fallende Einschnittiefe aufweist. Das Einschnittende wird durch eine Schrägfläche (6) abgestützt, die den Abschluss eines mit der Nabe fest verbundenen, dach förmigen und radial zur Nabe gerichteten Aufsatzes (3) bildet. Der feste Aufsatz nimmt über die teilelastischen Lamellen die Kräfte des Drehmomentes auf, mit dem das Getriebe beaufschlagt wird. Die Breite der Einschnitte in die Lamellen wird bestimmt durch die Speichenbreite ergänzt durch eine Zahnhöhe.A lamellar wheel ( 1 ), starting from the wheel hub ( 2 ), is made of a large number of conically worked, high-strength material - e.g. B. Hardened spring steel - cut bandab (slats) assembled. The lamella edges are ground in a wedge shape, the lamellae starting from the hub side with a rectangular recess in the center (section AB), which has a rising or falling depth of cut as the adjacent lamellae progress. The incision end is supported by an inclined surface ( 6 ), which forms the end of a roof-shaped attachment ( 3 ) which is fixedly connected to the hub and is directed radially to the hub. The fixed attachment absorbs the forces of the torque with which the gear is applied via the partially elastic plates. The width of the incisions in the lamellae is determined by the width of the spokes and a tooth height.

Ein ringförmiges Federelement (7) richtet die Lamellen nach der Eingriffszone wieder aus.An annular spring element ( 7 ) realigns the slats after the engagement zone.

In das Lamellenrad greifen gegenüberliegend zwei gleichgrosse Zahnräder (4) ein, die über das tangierte Lamellenpaket inein ander kämmen. Je nach radialer Lage des Eingriffspunktes wird eine verschiedene Anzahl von Lamellen von dem Zahnkopf und den anschließenden Flanken des einen Zahnrades erfasst und in die Zahnlücke des quasikämmenden Gegenrades gedrückt.Opposite, two equal-sized gears ( 4 ) engage in the lamellar wheel, which mesh with one another via the tangent lamellar package. Depending on the radial position of the point of engagement, a different number of lamellae are grasped by the tooth head and the subsequent flanks of the one gear wheel and pressed into the tooth gap of the quasi-meshing counter gear.

Die angeschliffenen Lamellenseiten legen sich dann entsprechend der Zahnflankenform versetzt in die Zahnlücke ein. Die Zahnform ist sowohl in der Zahnbreite als auch in der Zahnhöhe vom Zahnkopf aus abfallend ausgebildet, um beim Einlaufen des Zahn rades in die Eingriffszone sowie beim Auslaufen das im Ein griff stehende Lamellenpaket nicht zu quetschen. Der Synchron lauf der beiden in das Lamellenrad eingreifenden Zahnräder wird durch zwei gleichachsig angeordnete und unmittelbar in einander kämmende Zahnräder sichergestellt. (5) The ground lamella sides are then offset in the tooth gap according to the shape of the tooth flank. The shape of the tooth is sloping both in the tooth width and in the tooth height from the tooth head, so as not to squeeze the lamellar pack under control when the gear wheel enters the engagement zone and when it runs out. The synchronous running of the two gears engaging in the lamellar wheel is ensured by two coaxially arranged and directly meshing gears. ( 5 )

Weitere formschlüssige Kraftübertragungselemente sowie geeig nete Speichenformen werden in Fig. 2 wiedergegeben. Das Lamellen rad(1) wird von einem Stabilisierungsring umschlossen (2). Auf die Nabe (3) und die Innenfläche des Stabilisierungsringes sind Mitnehmernocken (4) aufgesetzt, die Fuß- und Kopfende der Lamellenbündel stabilisieren. Alternative Speichenformen zeigen die Bilder (5-7).Further positive force transmission elements and suitable spoke shapes are shown in Fig. 2. The lamellar wheel ( 1 ) is enclosed by a stabilizing ring ( 2 ). Driver cams ( 4 ) are placed on the hub ( 3 ) and the inner surface of the stabilizing ring, which stabilize the foot and head ends of the disk bundles. The pictures (5-7) show alternative spoke shapes.

Fig. 3 zeigt das Prinzip eines einstufigen (a) und zweistufigen (b) Regelgetriebes. Dabei bedeuten (1) die Hauptwelle, (2) die Lagerung der Hauptwelle, (3) das Lamellenrad und (4) die ins Lamellenrad eingreifenden Zahnradsätze mit den zugehörigen Synchronradsätzen. Das steuernde Verschiebeteil (5) ist in Bild (a) als Leiste, in Bild (b) als Rahmen ausgebildet. Bei der Rahmenbauweise der zweistufigen Ausführung kann der ganze Übersetzungsbereich in einem Schubschritt überfahren werden. Diese Anordnung hat weiterhin den Vorteil, dass An- und Abtriebs wellen mit der Antriebsmaschine und der abnehmenden Mechanik fest verkuppelt werden können. Fig. 3 shows the principle of a single-stage (a) and two-stage (b) control gear. Here, ( 1 ) the main shaft, ( 2 ) the bearing of the main shaft, ( 3 ) the lamellar gear and ( 4 ) the gear sets engaging in the lamellar gear with the associated synchronous gear sets. The controlling sliding part ( 5 ) is designed as a bar in image (a) and as a frame in image (b). With the frame construction of the two-stage version, the entire transmission range can be covered in one push step. This arrangement also has the advantage that input and output shafts can be firmly coupled to the drive machine and the decreasing mechanics.

Ein Anwendungsbeispiel für das zweistufige Getriebe ist der Automobilbau. Hierbei werden Ausgangsdrehzahl und Ausgangs moment durch die variable Energiezuführung und die Getriebe übersetzung bestimmt. Bei Stufenschaltung wird beim Schalt vorgang zur Fahrzeugbeschleunigung die Motordrehzahl zurück genommen, um beim Eingriff der nächstgewählten Getriebestufe einen ruckfreien Abtriebsdrehzahlübergang zu erreichen. In diesem Augenblick wird die Leistung, die aus dem Produkt von Drehmoment und Drehzahl erwächst, um den Anteil des Übersetzungs verhältnisses der beiden betroffenen Getriebestufen reduziert, sodass eine konstante Leistungsabgabe auf die Antriebsräder nicht gegeben ist.An application example for the two-stage gearbox is Automotive engineering. Here the output speed and output moment due to the variable energy supply and the gearbox translation determined. In the case of step switching, when switching process to accelerate the vehicle taken to engage the next selected gear stage to achieve a smooth output speed transition. In at this moment the performance that comes from the product of Torque and speed increase to the proportion of the gear ratio ratio of the two gear stages concerned, so that a constant power output on the drive wheels is not given.

Beim Getriebe gemäß der vorliegenden Erfindung treten dagegen keine Leistungseinbrüche auf. Die Beschleunigungswerte werden verbessert, oder man kann alternativ leistungsschwächere Trieb werke einbauen, wenn die Triebwerkswahl ausschließlich durch die Beschleunigungswerte bestimmt ist. In the transmission according to the present invention, however, occur no drop in performance. The acceleration values are improved, or you can alternatively lower performing drive install plants if the choice of engine is made exclusively by Acceleration values is determined.

Ein weiterer Vorteil ergibt sich aus dem Umstand, dass sich für jede Fahrbedingung ein Optimum ansteuern lässt, wobei die Vor gabe beim Verbrennungsmotor ausschließlich über das Gaspedal erfolgt. Beim Start des Motors wird das Getriebe auf die Stellung des größten Abtriebsmoments zurückgefahren, was auch bei Getriebestillstand möglich ist.Another advantage arises from the fact that for every driving condition can be controlled optimally, the pre with the internal combustion engine only via the accelerator pedal he follows. When the engine starts, the gearbox is in position of the greatest output torque, which also at Transmission standstill is possible.

Ein weiterer beispielhafter Anwendungsfall einer rein mechanischen schen Steuerung für das Regelgetriebe ist der Zweiradantrieb in Fig. 4.Another example of a purely mechanical control application for the variable-speed transmission is the two-wheel drive in FIG. 4.

Der Ansatz der Fußpedale oder des Antriebsrades beim Kraftrad (1) bringen das Antriebsdrehmoment über die Antriebswelle (2) auf. Ein auf der Antriebswelle fest montierter Bolzen trägt eine bewegliche Rolle (3), die auf der Exzenterkurve (4) einer auf der Antriebswelle frei laufenden Buchse (5) ablaufen kann. Ein von der Buchse umschlossenes Druckfederpaket (6) wirkt über ein Drucklager (7) auf einen an dem Getriebekasten (8) fest montierten Drucktopf (9), der über eine Druckplatte (10) und einen mit Emulsionsfüllung versehenen Gummischlauchring (11) eine Verschiebung der Buchse (5) in Axialrichtung in eine Druck änderung umwandelt. Auf der Buchse (5) sitzt außen auf einem axial verschiebbaren Buchsenring (12) das Lamellenrad (13) mit dem Zahnradsatz (14). Die steuernde Verschiebearbeit des Zahn radsatzes wird von einem Druckzylinder (15) geleistet, dessen Kolbenfläche wesentlich kleiner als der Querschnitt des Druck topfes ist, der durch eine Druckleitung (20) mit dem Zylinder (15) verbunden ist. Durch geeignete Führungselemente (16) wird das Lamellenrad mittig gehalten.The attachment of the foot pedals or the drive wheel to the motorcycle ( 1 ) apply the drive torque via the drive shaft ( 2 ). A bolt fixedly mounted on the drive shaft carries a movable roller ( 3 ) which can run on the eccentric curve ( 4 ) of a bushing ( 5 ) running freely on the drive shaft. An enclosed by the sleeve pressure spring assembly (6) acts via a thrust bearing (7) on a permanently mounted to the gear box (8) pressure vessel (9), a displacement of a pressure plate (10) and provided with emulsion filled rubber tube ring (11) of the Converted bushing ( 5 ) in the axial direction into a pressure change. On the outside of the bushing ( 5 ) on an axially displaceable bushing ring ( 12 ) sits the lamellar wheel ( 13 ) with the gear set ( 14 ). The controlling shifting work of the gear set is performed by a pressure cylinder ( 15 ), the piston area of which is substantially smaller than the cross section of the pressure pot, which is connected to the cylinder ( 15 ) by a pressure line ( 20 ). The lamellar wheel is held in the center by suitable guide elements ( 16 ).

Bei Betätigung der Pedale resp. Bewegung des Antriebsrades wird die, Antriebsachse und mit ihr der Zapfen mit der Rolle bewegt. Die Rolle rollt auf der Schraubenlinie des Exzenters ein Stück ab, bis zwischen An- und Abtriebsmoment ein Momenten gleichgewicht besteht. Dabei stellt sich die, beim aufgebrachten Drehmoment höchst mögliche Drehzahl im Abtrieb ein. When pressing the pedals. Movement of the drive wheel becomes the drive axle and with it the pin with the roller emotional. The roller rolls on the screw line of the eccentric a bit until there are moments between the input and output torque balance exists. This turns the, when applied Torque maximum possible speed in the output.

Das Getriebe entsprechend Fig. 3 Bild B kann im Automobilbau auch als Ausgleichsgetriebe eingesetzt werden, wenn die Ver schiebung des Rahmens vom Lenkeinschlag gesteuert wird und die Drehmomentzuführung über die Hauptachse (1) erfolgt. An den zwei Abgängen des Lamellenrades stehen alle Dreh richtungen zur Verfügung. Beim Fixieren des Verschiebe schlittens in Mittelstellung ergibt sich die Wirkung einer Differentialsperre.The transmission according to Fig. 3 panel B can also be used in the automotive industry as a differential gear, if the Ver displacement of the frame is controlled by the steering angle and the torque delivery is carried out on the main axis (1). All directions of rotation are available on the two outlets of the lamellar wheel. When the slide is fixed in the middle position, the effect of a differential lock is obtained.

Alle Vorteile des erfindungsgemäß beschriebenen Getriebes gegenüber herkömmlichen Konstruktionen seien an dieser Stelle nochmals zusammengefasst:All advantages of the transmission described according to the invention compared to conventional constructions Summary summarized:

Im Fahrzeugbau ersetzt das Getriebe die Drehmomentwandler inklusive der Schaltgetriebe. Die Energiezufuhr bei der Beschleunigungsarbeit erfolgt kontinuierlich ohne Leistungs einbrüche. Das Getriebe zeichnet sich durch geringe Bau größe und hohe Fähigkeit der Leistungsübertragung bei ge ringem Gewicht aus. Eine Verwndungsmöglichkeit als Aus gleichsgetriebe mit einfacher Differentialsperre ist eben falls gegeben.In vehicle construction, the transmission replaces the torque converter including the manual transmission. The energy supply at the Acceleration work takes place continuously without performance burglaries. The gearbox is characterized by small construction size and high ability of power transmission at ge low weight. A possible use as an end differential gear with a simple differential lock is even if given.

Die Antriebstechnik im allgemeinen Maschinenbau erlaubt Variationen von Drehzahl und Moment bei einfachen nicht drehzahlregelbaren Elekromotoren (Kurzschlussläufer), der dann während der ganzen Übertragungszeit an seiner Nenn leistungsgrenze arbeiten kann.The drive technology allowed in general mechanical engineering Variations of speed and torque with simple ones are not variable-speed electric motors (squirrel-cage rotors), the then at its nominal throughout the transmission time performance limit can work.

Claims

1.Automatic torque-controllable control gear in a compact design, characterized in that the gear consists of a lamellar disc built up from sector lamellas, optionally used as drive or output, and two gear wheels which engage on both sides of the disc and run at right angles to the disc axis and which correspond to the arrangement of the tooth heads Transverse displacement of the lamellas in the engagement area and a positive transmission of the gears meshing via the lamellar bridge.

2. Control gear according to claim 1, characterized in that the two parallel, counter-rotating gear axes outside the running area of the disk are connected by two intermeshing gears that the Ensure synchronization of the gear wheel axes.

3. Control gear according to claim 1 and 2, characterized in that the hub of the lamellar disc has several wheel spokes arranged essays with diagonally cut heads bears in the slits in the center of the wheel lamellas intervene and the torque when loaded by a torque forces from the hub to the disk alternately transfer,

4. Control gear according to claims 1-3, characterized in that a stabilizing wheel tire encompasses the lamellar wheel, cams on the inside as well as on the wheel hub are set to which sector-by-segment slat packs are placed, and by which the turning forces alternately on the hub and transferred to the wheel tire.

5. Control gear according to claims 1-4, characterized in that the speed control by radial displacement of the Engagement point on the lamellar disc.

6. Control gear according to claims 1-5, characterized in that between hub and hub shaft mechanical, electronic or other control elements are turned on that are measuring and / or controlling the relationship between arrival and departure Intervene at output torque as well as input and output speed.

7. control gear according to claim 1, characterized in that the tooth flanks of the meshing gears are shaped that the geometric tangential conditions at every point of the intervention are observed.

8. Control gear according to claim 1 and 7, characterized in that the slat edges are chamfered in such a way that each The lamella itself has the geometric tangent when engaging conditions met in every point of the intervention.

9. control gear according to claims 1-8, characterized in that a mirror image of the axis of the lamellar disc engages the second, similarly designed gear combination, that by itself or in connection with the first gear combination nation by shifting in the direction of the slats relationship determined.

10. Control gear according to claims 1-9, characterized in that the hub of the lamellar disc is eccentric on one side is cut and that the drive via one of the eccentrics Curve touching role is transferred to a bolt runs, which is attached perpendicular to the drive axis and applies the torque to the eccentric hub as well also transmits a torque-dependent axial force, the Force effect or its displacement path for the control of the Gear setting is used.