DE202012001685U1 - Infinitely adjustable belt transmission - Google Patents

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Abstract

Stufenlos verstellbares Riemengetriebe, das 2 Haupträder (1.1, 1.2), mind. 2 Steuerräder (2.1, 2.2), eine Vorrichtung zur Ansteuerung (3.1, 3.2), einen Riemen (4), mehrere Stifte (5), 2 Achsenbuchsen (6.1, 6.2) und Normteile aus Unteranspruch 1 umfasst.Infinitely variable belt drive, the 2 main wheels (1.1, 1.2), at least 2 control wheels (2.1, 2.2), a device for driving (3.1, 3.2), a belt (4), several pins (5), 2 axle bushes (6.1, 6.2) and standard parts from dependent claim 1.

Description

Die Erfindung betrifft ein Stufenlos verstellbares Riemengetriebe, das die Vorteile eines CVT-Getriebes mit denen eines konventionellen Riemengetriebes kombiniert.The invention relates to a continuously variable belt transmission, which combines the advantages of a CVT transmission with those of a conventional belt drive.

Bei CVT-Getriebe üblicher Bauart erfolgt die Kraftübertragung durch Reibung. Diese Reibkraft ist gleich der zu übertragenden Kraft. Sie errechnet sich aus den Reibwerten der Übertragungskomponenten (z. B. Reibräder, Reibriemen etc.) und dem benötigten Anpressdruck sowie der gerade gewählten Übersetzung. Da sich Drehmoment und Übersetzung ständig variieren, ist die Steuerung des optimalen Anpressdrucks technisch sehr aufwendig und der Anpressdruck bzw. die Anpresskraft selbst wird sehr hoch (s. Diagramm 1)In CVT transmission of conventional design, the power transmission takes place by friction. This friction force is equal to the force to be transmitted. It is calculated from the coefficients of friction of the transmission components (eg friction wheels, friction belt etc.) and the required contact pressure as well as the currently selected gear ratio. Since torque and gear ratio are constantly changing, the control of the optimum contact pressure is technically very complex and the contact pressure or the contact pressure itself is very high (see diagram 1).

Normale Getriebe haben diese Probleme nicht, können jedoch auch nicht stufenlos geschaltet werden und bieten so nicht immer die optimale Übersetzung. Bei Kraftfahrzeugen wiegen diese Probleme nicht so stark da Leistung im Überschuss vorhanden ist, doch speziell im Automobilbereich entwickelt sich die Getriebetechnologie stark weiter.Normal transmissions do not have these problems, but they can not be switched continuously and thus do not always provide the optimum ratio. In motor vehicles, these problems do not weigh so much as there is excess power, but especially in the automotive sector, transmission technology is evolving significantly.

Im Fahrradbereich hat es im Bereich der Antriebstechnik erst in den letzten Jahren Bewegung gegeben. Zu nennen sind die Rohloff Speed-Hub, eine Getriebe Nabe mit mehreren Planetengetrieben, das NuVinci CVP Getriebe, eine Getriebenabe auf Basis eine Reibrad-Getriebes, basierend auf Ideen Leonardo da Vincis, und das Pinion P.18 ein Ziehkeilgetriebe mit 18 Gängen, welches das Tretlager integriert.In the bicycle sector, there has only been movement in the field of drive technology in recent years. These include the Rohloff Speed-Hub, a gear hub with multiple planetary gearboxes, the NuVinci CVP transmission, a gear hub based on a friction gear, based on Leonardo da Vinci's ideas, and the Pinion P.18, a 18-speed clincher the bottom bracket integrated.

Der im Schutzanspruch 1 angegebenen Erfindung liegt das Problem zu Grunde die Vorteile eines Riemen-CVT-Getrieben mit denen eines Flach-/Keilriemen-/Zahnriemen-Getriebes zu vereinen und dabei bestimmte Konstruktionsziele zu erreichen, wie geringes Gewicht, hoher Wirkungsgrad, einfacher Betrieb und eine große Übersetzungsbandbreite.The protection specified in claim 1 invention addresses the problem of combining the advantages of a belt CVT transmissions with those of a flat / V-belt / timing belt transmission and thereby achieve certain design goals, such as low weight, high efficiency, ease of operation and a large translation bandwidth.

In Modell 1 ist das gesamte Getriebe (ohne Lager, Federn, Halterung, Passscheiben etc.) zu sehen. Die Stifte (5) (Modell 5) stellen den zur Kraftübertragung notwendigen Kontakt zum Riemen (4) her, sie weisen dabei ein spezielles Oberflächenprofil an ihren Riemenkontaktflächen auf um den Wirkungsgrad zu maximieren.In model 1, the entire transmission (without bearings, springs, mounting, shims, etc.) can be seen. The pencils ( 5 ) (Model 5) provide the necessary contact with the belt for transmission ( 4 ) ago, they have a special surface profile on their belt contact surfaces in order to maximize the efficiency.

Ihre Anordnung in den Steuer-/Hauptrad-Kombination (1.1 + 2.1/1.2 + 2.2) ist kreisförmig. Die Position der Stifte (5) in den zwei Steuerrad-Hauptrad-Gruppen (1.1 + 2.1/1.2 + 2.2) ist genau gegenläufig. Konkret heißt das, dass wenn die Stifte in Steuerrad 2.1 den maximalen Abstand zur Achse des Steuerrades haben, die Stifte in Steuerrad 2.2 den minimalen Abstand zur Achse des Steuerrades aufweisen müssen und umgekehrt.Their arrangement in the control / main wheel combination ( 1.1 + 2.1 / 1.2 + 2.2 ) is circular. The position of the pens ( 5 ) in the two steering wheel main wheel groups ( 1.1 + 2.1 / 1.2 + 2.2 ) is exactly the opposite. Specifically, this means that if the pins in steering wheel 2.1 have the maximum distance to the axis of the steering wheel, the pins in steering wheel 2.2 must have the minimum distance to the axis of the steering wheel and vice versa.

Das Steuerrad (2.1/2.2) dreht sich mit dem zugehörigen Hauptrad (1.1/1.2), einzig seine radiale Position auf der Welle des Hauptrades kann stufenlos, innerhalb eines durch Bohrungen definierbaren Winkels, verändert werden. Erreicht wird diese Änderung, durch Betätigung der Ansteuerungsvorrichtung (3.1/3.2). Die Veränderung der radialen Position des Steuerrades (2.1/2.2) bewirkt auch eine Positionsänderung der Stifte (5). Durch die gegenläufige Positionsänderung der Stifte (5) an den beiden Haupt-/Steuerrad-Gruppen (1.1 + 2.1/1.2 + 2.2) erfolgt die Übersetzungsänderung.The steering wheel ( 2.1 / 2.2 ) turns with the associated main wheel ( 1.1 / 1.2 ), only its radial position on the shaft of the main wheel can be steplessly, within a definable by drilling angle changed. This change is achieved by actuating the activation device ( 3.1 / 3.2 ). The change in the radial position of the steering wheel ( 2.1 / 2.2 ) also causes a change in position of the pins ( 5 ). Due to the opposite position change of the pins ( 5 ) at the two main / steering wheel groups ( 1.1 + 2.1 / 1.2 + 2.2 ) the translation change takes place.

Die Übersetzungsänderung lässt sich über die Position der Stifte erklären. Die Stifte sind kreisförmig in den Bohrungen um die Wellenachse der Haupt-/Steuerrad-Gruppe angeordnet. Die Stifte sind in gleicher Anzahl in den beiden Haupt-/Steuerrad-Gruppen positioniert. Der Abstand eines Stiftes zur Wellenachse ist gleichzeitig der Radius des Kreises, den die in einer Haupt-/Steuerrad-Gruppe positionierten Stifte bilden. Vergrößert oder verkleinert sich der Radius der Stifte ändert sich somit auch der Umschlingungsradius des Riemens. Dies geschieht wie schon beschrieben an den beiden Haupt-/Steuerrad-Gruppen gegenläufig.
Gruppe 1 ist der Antrieb und Gruppe 2 der Abtrieb
Radius Gruppe 1 maximal = Radius Gruppe 2 minimal > Übersetzung maximal
Radius Gruppe 1 mittel = Radius Gruppe 2 mittel > Übersetzung 1:1
Radius Gruppe 1 minimal = Radius Gruppe 2 maximal > Übersetzung minimal
The translation change can be explained by the position of the pens. The pins are arranged in a circle in the holes around the shaft axis of the main / steering wheel group. The pins are positioned in equal numbers in the two main / steering wheel groups. The distance of a pin to the shaft axis is also the radius of the circle formed by the pins positioned in a main / steering wheel group. As the radius of the pins increases or decreases, so does the belt's radius of wrap. This happens as already described at the two main / steering wheel groups in opposite directions.
Group 1 is the drive and group 2 is the output
Radius group 1 maximum = radius group 2 minimal> maximum translation
Radius group 1 medium = radius group 2 medium> ratio 1: 1
Radius group 1 minimal = radius group 2 maximum> translation minimal

Zwischen diesen standardisierten Übersetzungsmöglichkeiten gibt es theoretisch unendlich viele Übersetzungen, die jedoch in der Praxis durch die Genauigkeit der Steuerung limitiert sind.There are theoretically an infinite number of translations between these standardized translation options, but these are limited in practice by the accuracy of the control.

Für den Betrieb selbst braucht man noch die Achsenbuchsen (6.1, 6.2), mehrere Lager, Federn, Passscheiben, eine Halterung und den Ansteuerungsmechanismus. Die Normteile sind dabei an Größe und Anforderungsprofil des Getriebes anzupassen. Der Ansteuerungsmechanismus, zu dem auch indirekt die Steuerräder so die Vorrichtung zur Ansteuerung gehören, lässt sich elektrisch, hydraulisch oder rein mechanisch gestalten.For the operation itself you still need the axle sockets ( 6.1 . 6.2 ), several bearings, springs, shims, a bracket and the drive mechanism. The standard parts are to be adapted to the size and requirement profile of the transmission. The drive mechanism, which also indirectly includes the control wheels so the device for driving, can be designed electrically, hydraulically or purely mechanically.

Verschiedene Modellansichten und Zeichnungen sollen die Funktion erläutern.
Modell 1: Gesamt Ansicht des Getriebes mit Riemen
Modell 2: Gesamt Ansicht des Getriebes ohne Riemen
Modell 3: Stufenlose Ansteuerung
Modell 4: Stift
Modell 5: Stift eingepasst in Steuer-/Hauptrad
Modell 6: Hauptrad
Modell 7: Steuerrad
Different model views and drawings explain the function.
Model 1: Overall view of the transmission with belt
Model 2: Overall view of the gearbox without belt
Model 3: Stepless control
Model 4: pen
Model 5: pin fitted in control / main wheel
Model 6: main wheel
Model 7: steering wheel

Grafikengraphics

Diagramm 1:Diagram 1:

Anpresskraft in N für ein Drehmoment von 400 Nm in einem Übersetzungsbereich von 0.3333333 bis 3,0. Der Reibwert liegt konstant bei 0,12 (ohne Einheit).Pressing force in N for a torque of 400 Nm in a transmission range from 0.3333333 to 3.0. The coefficient of friction is constant at 0.12 (without unit).

Figure 00030001
Figure 00030001

Claims (17)

Stufenlos verstellbares Riemengetriebe, das 2 Haupträder (1.1, 1.2), mind. 2 Steuerräder (2.1, 2.2), eine Vorrichtung zur Ansteuerung (3.1, 3.2), einen Riemen (4), mehrere Stifte (5), 2 Achsenbuchsen (6.1, 6.2) und Normteile aus Unteranspruch 1 umfasst.Infinitely adjustable belt transmission, the 2 main wheels ( 1.1 . 1.2 ), at least 2 steering wheels ( 2.1 . 2.2 ), a device for driving ( 3.1 . 3.2 ), a belt ( 4 ), several pens ( 5 ), 2 axle sockets ( 6.1 . 6.2 ) and standard parts from subclaim 1 includes. Unteranspruch zu Schutzanspruch 1: Für den Betrieb sind außerdem in Größe und Form frei wählbare Lager, Distanzscheiben, Federn, Shifter und eine Halterung notwendig.Subclaim for protection claim 1: For the operation also in size and shape freely selectable bearings, spacers, springs, shifters and a bracket are also necessary. Unteranspruch zu Schutzanspruch 1: Die Steuerung erfolgt hydraulisch, manuell (Bowdenzüge) oder mechanisch/elektrisch. dadurch gekennzeichnet, dass durch die Steuerung der Steuerräder die Position der Stifte in ihren zugehörigen Bohrungen stufenlos verändern lässt. Subclaim for protection claim 1: The control is hydraulic, manual (Bowden cables) or mechanical / electrical. characterized in that can be changed steplessly by the control of the control wheels, the position of the pins in their associated holes. CVT-Getriebe nach vorausgehenden Ansprüchen dass die Steuerräder auf der Welle des zu gehörigen Hauptrades in einem bestimmten durch Bohrungen (7) in der Welle definierbaren Winkels drehbar sind.CVT transmission according to the preceding claims that the control wheels on the shaft of the associated main wheel in a particular by drilling ( 7 ) are rotatable in the shaft definable angle. CVT-Getriebe nach vorausgehenden Ansprüchen dadurch gekennzeichnet, dass die zu übertragende Kraft über die Wellen der Haupträder aufgenommen/abgegeben wird und das Steuerrad allein der Ansteuerung dient.CVT transmission according to the preceding claims, characterized in that the force to be transmitted is received / delivered via the shafts of the main wheels and the steering wheel is used solely to control. CVT-Getriebe nach vorausgehenden Ansprüchen dadurch gekennzeichnet, dass sich die Führungsbohrungen (8) der Haupträder und die Führungsbohrungen (9) Steuerräder nur in einem bestimmten Flächenbereich linear überschneiden und die Führungsbohrungen der Steuerräder gegenläufig zu den Führungsbohrungen des zugehörigen Hauptrades verlaufen.CVT transmission according to the preceding claims, characterized in that the guide bores ( 8th ) of the main wheels and the guide bores ( 9 ) Steering wheels overlap linearly only in a certain surface area and the guide bores of the control wheels run counter to the guide bores of the associated main wheel. CVT-Getriebe nachvorausgehenden Ansprüchen dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerräder innerhalb oder auf der Welle des Hauptrades gelagert werden können.CVT transmission nachvorausgehenden claims characterized in that the control wheels can be stored within or on the shaft of the main wheel. CVT-Getriebe nach vorausgehenden Ansprüchen dadurch gekennzeichnet, dass sich der Abstand des Flächenmittelpunktes zur Achse des Hauptrades durch die Drehbarkeit der Steuerräder, stufenlos verändern lässt.CVT transmission according to the preceding claims, characterized in that the distance of the surface center to the axis of the main wheel by the rotation of the control wheels, can be changed continuously. CVT-Getriebe nach vorausgehenden Ansprüchen dadurch gekennzeichnet, dass die Stifte eine spezielle an den Riemen angepasste Oberfläche (10) aufweisen.CVT transmission according to the preceding claims, characterized in that the pins have a special surface adapted to the belt ( 10 ) exhibit. CVT-Getriebe nach vorausgehenden Ansprüchen dadurch gekennzeichnet, dass die Stifte in den entsprechenden Führungsbohrungen der Haupt- und Steuerräder kreisförmig angeordnet sind.CVT transmission according to the preceding claims, characterized in that the pins are arranged in a circle in the corresponding guide holes of the main and control wheels. CVT-Getriebe nach vorausgehenden Ansprüchen dadurch gekennzeichnet, dass die Achse der Stifte immer durch den Mittelpunkt des stufenlos veränderbaren Flächenbereichs verläuft.CVT transmission according to preceding claims, characterized in that the axis of the pins always passes through the center of the continuously variable area. CVT-Getriebe nach vorausgehenden Ansprüchen dadurch gekennzeichnet, dass die konstruktive Möglichkeit besteht zwischen Steuerrad und Hauptrad eine Distanzscheibe oder ein dünnes Axiallager zu platzieren.CVT transmission according to the preceding claims, characterized in that the constructive possibility exists between steering wheel and main wheel to place a spacer or a thin thrust bearing. CVT-Getriebe nach vorausgehenden Ansprüchen dadurch gekennzeichnet, dass die Position der Stifte in den zwei Steuerrad-Hauptrad-Gruppen genau gegenläufig ist.CVT transmission according to preceding claims, characterized in that the position of the pins in the two steering wheel-main gear groups is exactly opposite. CVT-Getriebe nach vorausgehenden Ansprüchen dadurch gekennzeichnet, dass die Stifte sich in den Führungsbohrungen nicht frei drehen können sondern nur in ihrer Position veränderbar sind.CVT transmission according to the preceding claims, characterized in that the pins can not rotate freely in the guide holes but only in their position are variable. CVT-Getriebe nach vorausgehenden Ansprüchen dadurch gekennzeichnet, dass die Ansteuerung über ein spezielles den zu übertragenden Kräften anzupassendes Steuerteil (3.1, 3.2) erfolgt und mind. ein Steuerrad aktiv gesteuert wird.CVT transmission according to the preceding claims, characterized in that the control via a special to be adapted to the forces to be transmitted control part ( 3.1 . 3.2 ) and at least one steering wheel is actively controlled. Unteranspruch zu Schutzanspruch 13: Die endgültige Form der Steuerungsmechanik ist an die zu übertragenden Kräfte und die Praxisanforderungen anzupassen (in den Modellen ein Stift mit entsprechenden Gegenstück am Steuerrad).Subclaim on protection claim 13: The final form of the control mechanism is to be adapted to the forces to be transmitted and the practical requirements (in the models a pin with corresponding counterpart to the steering wheel). CVT-Getriebe nach vorausgehenden Ansprüchen dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerräder ein passendes Gegenstück (11) zum Steuerteil oder zur Steuerungsmechanik enthalten.CVT transmission according to preceding claims, characterized in that the control wheels a matching counterpart ( 11 ) to the control part or the control mechanism.
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