DE3825860A1

DE3825860A1 - Friction-wheel mechanism

Info

Publication number: DE3825860A1
Application number: DE19883825860
Authority: DE
Inventors: Joachim Ruehlemann
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1988-07-29
Filing date: 1988-07-29
Publication date: 1989-02-16

Abstract

The invention relates to a mechanism in which the intermediate wheels revolve. During this process, they are supported on a fixed disc and they transmit the resulting rotary motion to the output disc, which is rigidly connected to the output shaft. The output shaft can execute a rotary motion in the opposite direction to or same direction as the input shaft depending on the transmission ratio. It is possible to achieve stepup and step-down ratios in ranges from about i = 0.4 to i = infinity and from i = infinity to i = -0.4. This mechanism is suitable, in particular, for use in small electric vehicles. In the vicinity of the point i = infinity, i.e. also n2 = 0, it develops its maximum torque. At point i = infinity, the mechanism is locked and does not permit movement of the vehicle until the wheels enter into frictional engagement. The entire operating range is covered with a constant input speed. It is thus possible, in conjunction with the input side, which is designed as a flywheel mass, for the engine to operate as a generator for energy recovery from braking operations.

Description

State of the art

Mit Reibradgetrieben werden Drehzahlen in einem funktionell bedingten Bereich stufenlos verändert. Dies geschieht durch Wälz körper, deren Lage und deren Wirkradien damit verändert werden. Nach diesem Prinzip, Änderung der Wirkradien, arbeiten alle be kannten Reibradgetriebe, so daß bei einem Regelbereich R = i _max zu i _min. = Unendlich i _min. = 0 sein muß, aber dann auch einer der Wirkradien. Dies bedeutet jedoch, daß auch das Abtriebsmoment in diesem Punkt und dessen Nahbereich Null ist.With friction gear drives, speeds are continuously changed in a functionally related area. This is done by rolling elements, the position and the effective radii of which are changed. According to this principle, changing the effective radii, all known friction gear transmissions work, so that with a control range R = i _max to i _min. = Infinite i _min. = Must be 0, but then also one of the effective radii. However, this means that the output torque at this point and its close range is zero.

Diese Gegebenheit stellt für viele Anwendungsfälle dieser Getriebe, beispielsweise deren Einsatz in kleinen Elektrofahrzeugen, einen erheblichen Nachteil dar.This fact represents for many applications of this gearbox, for example, their use in small electric vehicles, one considerable disadvantage.

Advantage of the invention

Es wird ein Getriebe vorgeschlagen, welches den beschriebenen Nachteil nicht besitzt, jedoch Eigenschaften aufweist, welche besonders für den Betrieb von Elektrofahrzeugen wünschenswert sind.A transmission is proposed, which the described Does not have a disadvantage, but has properties which Particularly desirable for the operation of electric vehicles are.

Im Gegensatz zu Bekanntem werden die Drehzahländerungen nicht mittels variabler Wirkradien erzielt. Deshalb ergibt sich ein Regelbereich von R = Unendlich, in welchem Übersetzungen von etwa i = 0,4 bis i = -0,4 mit entgegengesetzter Drehrichtung möglich sind. Dieser Regelbereich wird durch den Punkt i = Unendlich in zwei Bereiche unterteilt, von denen sich ein größerer für die Vorwärts fahrt und ein kleinerer für die Rückwärtsfahrt von Fahrzeugen eig net. Diese Fahrzeuge können also stufenlos von Vorwärtsfahrt in die Rückwärtsfahrt geschaltet werden.In contrast to the known, the speed changes are not achieved by means of variable effective radii. This results in a control range of R = infinite, in which gear ratios of approximately i = 0.4 to i = -0.4 with the opposite direction of rotation are possible. This control range is divided by the point i = infinite into two areas, of which a larger one is for driving forward and a smaller one is for driving backwards. These vehicles can therefore be switched continuously from forward to reverse.

Für den Punkt i = Unendlich gelten noch zwei Besonderheiten. Im Nahbereich dieses Punktes, Anfahren eines Fahrzeuges, entwickelt das Getriebe sein größtes Drehmoment.For the point i = infinite, two special features apply. In the vicinity of this point, starting a vehicle, the transmission develops its greatest torque.

Weiterhin ist im Punkt i = Unendlich, das bedeutet auch n ₂ = 0, das Getriebe blockiert. Das heißt für die Praxis, ein Fahrzeug läßt sich durch das Einwirken äußerer Kräfte bis zum Erhalt des Reib schlusses der Räder nicht bewegen. Im Punkt n ₂ = 0 besitzt das Getriebe die Funktion einer Bremse.Furthermore, at point i = infinity, which also means n ₂ = 0, the transmission is blocked. In practice, this means that a vehicle cannot be moved by the action of external forces until the wheels are locked. At point n ₂ = 0, the gearbox acts as a brake.

Es ist bekannt, daß eine Batterie bei gleichmäßiger Belastung ihre größte Lebensdauer besitzt. Sie wird durch einen Motor dann gleichmäßig belastet, wenn er unter anderem mit konstanter Dreh zahl läuft. Im Zusammenhang mit den bekannten Reibradgetrieben wird die Drehzahl eines Elektromotors nach dem Stand der Technik in Abhängigkeit vom Fahrzustand des Fahrzeuges jedoch ständig zwischen n = 0 und n = max. geregelt.It is known that a battery has its longest life under constant load. It is loaded evenly by an engine when it is running at a constant speed, among other things. In connection with the known friction wheel transmissions, however, the speed of an electric motor according to the prior art, depending on the driving state of the vehicle, is constantly between n = 0 and n = max. regulated.

Damit ist auch eine Voraussetzung für die Energierückgewinnung aus dem Bremsvorgang nicht gegeben. Zahlreiche Untersuchungen haben nämlich ergeben, daß als eine der Voraussetzungen für eine wirtschaftliche Energierückgewinnung eben eine konstante Betriebs drehzahl des als Generator betriebenen Antriebsmotors im besten Wirkungsgradbereich ist. This is also a prerequisite for energy recovery not given from the braking process. Numerous investigations have shown that as one of the prerequisites for a economic energy recovery just a constant operating speed of the drive motor operated as a generator at its best Efficiency range is.

Diese Voraussetzung kann durch den Antriebsmotor des erfindungs gemäßen Getriebes leicht erfüllt werden, da der gesamte Regel bereich des Getriebes mit einer konstanten Antriebsdrehzahl n ₁ abgedeckt wird.This requirement can easily be met by the drive motor of the transmission according to the invention, since the entire control range of the transmission is covered with a constant drive speed n ₁ .

Eine wirtschaftliche Fahrweise ist ohne Schwungmasse nicht denk bar, sie gehört ebenfalls zum Energierückgewinnungssystem. Deshalb ist es sinnvoll, das mit konstanter Drehzahl laufende Antriebsteil des Getriebes als Schwungmasse auszubilden. Die Vorteile eines großen Regelbereiches können nur dann genutzt werden, wenn die Getrieberegelung die Wiederholbarkeit der ein zelnen Betriebspunkte, das gezielte Anwählen einer Drehzahl, sicherstellt.An economical driving style is not possible without a flywheel bar, it also belongs to the energy recovery system. Therefore it makes sense to run at a constant speed Train part of the transmission as a flywheel. Only then can the advantages of a large control range be used be when the transmission control the repeatability of a individual operating points, the targeted selection of a speed, ensures.

Aufgrund der Wirkweise und des damit möglichen konstruktiven Auf baues des Getriebes lassen sich Verstellbereiche für die Getriebe regelung realisieren, welche einen motorischen Antrieb der Ver stellmechanik bedingen.Because of the mode of action and the possible constructive Construction of the gearbox allows adjustment ranges for the gearbox Realize control, which a motor drive of the Ver actuating mechanism.

drawings

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dar gestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigtEmbodiments of the invention are shown in the drawings provided and explained in more detail in the following description. It shows

Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein Getriebe mit axialer Wälz scheibenanlage, Fig. 1 a longitudinal section through a gear pulley abutment with the axial rolling,

Fig. 2 einen Längsschnitt durch ein Getriebe mit innerer radialer Wälzscheibenanlage und Fig. 2 shows a longitudinal section through a transmission with an internal radial washer system and

Fig. 3 einen Längsschnitt mit äußerer radialer Wälzscheibenanlage. Fig. 3 shows a longitudinal section with an external radial washer system.

Description and explanation of the Exemplary embodiments and representations

Antriebswelle 1 und Abtriebswelle 2 werden in den jeweiligen Gehäuseteilen 19, 20 mittels Wälzlager 21 gelagert. Auf der Abtriebswelle 2 ist die Abtriebsscheibe 4 befestigt, in welcher zugleich ein Stützlager 21 für die Antriebswelle 1 angeordnet ist. Der Steg 5 ist zwischen der Stützscheibe 3 und der Abtriebs scheibe 4 angeordnet und lagert schwenkbar mittels Lagerzapfen 15 den Schwenkrahmen 14, welcher die Wälzscheiben 12 mit den da zugehörigen Zahnrädern 13 enthält. Der Schwenkrahmen 14 wird durch den daran befestigten Mitnehmer 16 und der Gabel 17 mit der Stellscheibe 6 verbunden, welche axial beweglich auf der Antriebs welle 1 gelagert ist.Drive shaft 1 and output shaft 2 are supported in the respective housing parts 19, 20 by means of roller bearings 21 . The output disk 4 is fastened on the output shaft 2 , in which a support bearing 21 for the drive shaft 1 is arranged at the same time. The web 5 is arranged between the support disk 3 and the driven disk 4 and pivotally supports the pivot frame 14 , which contains the roller disks 12 with the associated gears 13 , by means of bearing pins 15 . The swivel frame 14 is connected by the attached driver 16 and the fork 17 to the adjusting disc 6 , which is axially movable on the drive shaft 1 is mounted.

Die Schneckenwelle 9 steht mit der Schnecke 8 im Eingriff, welche wiederum über das Stellgewinde 24 die Stellbuchse 7 über der Lagerbüchse 23 axial bewegen kann. Eine Verdrehsicherung 11 ver hindert ein Verdrehen der Stellbuchse 7, welche durch das Stell lager 18 mit der Stellscheibe 6 verbunden ist.The worm shaft 9 is in engagement with the worm 8 , which in turn can move the adjusting bush 7 axially over the bearing bush 23 via the adjusting thread 24 . An anti-rotation device 11 prevents rotation of the actuating bushing 7 , which is connected by the actuating bearing 18 to the actuating disk 6 .

Wird nun die Schneckenwelle 9 gedreht, so ändert der Schwenkrahmen 14 seine Neigung α zur Getriebeachse, wodurch die Wirkradien 25, 26 in ihrer Größe und in ihrem Verhältnis zueinander im Sinne einer Drehzahländerung verändert werden.If the worm shaft 9 is now rotated, the swivel frame 14 changes its inclination α to the gear axis, as a result of which the effective radii 25, 26 are changed in size and in their relationship to one another in the sense of a change in speed.

Nach diesem Prinzip arbeiten alle Getriebe nach Fig. 1 bis 3. Sie unterscheiden sich lediglich durch den konstruktiven Aufbau, durch die Ausbildung der Bauteile und durch die unterschiedliche Art der Kraftübertragung.All gears according to FIGS. 1 to 3 work according to this principle . They differ only in the structural design, the design of the components and the different type of power transmission.

Da das gezielte Anwählen einer Drehzahl durch eine wiederholbare und genau einstellbare Neigung des Schwenkrahmens 14 gesichert sein muß, muß der Verstellbereich für die Verstellmechanik ent sprechend groß sein, auch mit Rücksicht auf die Lager- und Verzahnungsspiele der Bauteile. Since the targeted selection of a speed must be ensured by a repeatable and precisely adjustable inclination of the swivel frame 14 , the adjustment range for the adjustment mechanism must be accordingly large, also taking into account the bearing and gear play of the components.

Die Größe dieses Bereiches hängt vorrangig vom Durchmesser des Schneckenrades 8 und dessen Verzahnungskennwerten ab. Bei der Wahl eines großen Schneckenrades 8, wie in Fig. 2 und 3 darge stellt, ist es zweckmäßig, die Verstellmechanik motorisch anzu treiben. Der motorische Antrieb wurde nicht dargestellt.The size of this area depends primarily on the diameter of the worm wheel 8 and its gear parameters. When choosing a large worm wheel 8 , as shown in FIGS . 2 and 3 Darge, it is useful to drive the adjustment mechanism by motor. The motor drive was not shown.

BezugszeichenverzeichnisList of reference symbols

1 Antriebswelle
2 Abtriebswelle
3 Stützscheibe
4 Abtriebsscheibe
5 Steg
6 Stellscheibe
7 Stellbuchse
8 Schneckenrad
9 Schneckenwelle
10 Druckfeder, Federelement
11 Verdrehsicherung
12 Wälzscheibe, Zwischenrad
13 Zahnrad
14 Schwenkrahmen
15 Lagerzapfen
16 Mitnehmer
17 Gabel
18 Stellager
19 Antriebsgehäuse
20 Abtriebsgehäuse
21 Wälzlager
22 Reibkontakt, antriebsseitig
23 Reibkontakt, abtriebsseitig
24 Bewegungsgewinde, Stellgewinde
25 Wirkradius an Stützscheibe
26 Wirkradius an Antriebscheibe
27 Schwenkwinkel Alpha
28 Lagerbüchse
29 Gehäuse
30 Welle
31 Wirkradius an Wälzscheibe 1 drive shaft
2 output shaft
3 support disc
4 driven pulley
5 bridge
6 adjusting disc
7 adjusting bush
8 worm wheel
9 worm shaft
10 compression spring, spring element
11 Anti-rotation device
12 washer, idler gear
13 gear
14 swing frame
15 journals
16 carriers
17 fork
18 bearings
19 drive housing
20 output housing
21 rolling bearings
22 Friction contact, on the drive side
23 Friction contact, output side
24 movement thread, set thread
25 Effective radius on support disc
26 Effective radius on the drive pulley
27 Alpha swivel angle
28 bearing bush
29 housing
30 wave
31 Effective radius on the washer

Claims

1. transfer member, characterized in that it consists of a means of bearing journals (15) in the web (5) by an angle (27) pivoting bar stored swing frame (14), on or in which rolling discs (12) attached to it and with each other A handle standing gears ( 13 ) are arranged.

2. Transfer element, characterized in that it consists of a means of bearing journals (15) in the web (5) by an angle casing (29) pivoting bar bearing (27), in which two rotatably by means of shaft (30) interconnected rolling discs (12 ) are stored.

3. Transmission element according to claims 1 to 2, characterized in that spring elements ( 10 ) act with their forces on the rolling disks ( 12 ) or on their storage in such a way that the frictional systems ( 22, 23 ) of the rolling disks ( 12 ) are secured to the support and driven pulley ( 3, 4 ) at every swivel angle ( 27 ).

4. Friction gear, characterized in that at least one transmission element according to claims 1 to 3 arranged between the support and drive pulley ( 3, 4 ) and of these in the contact surfaces ( 22, 23 ) by spring force ( 10 ) for the generation of surface pressures is applied.

5. friction gear according to claims 1 to 4, characterized in that the web ( 5 ) with the transmission elements arranged thereon is used as an output or as a drive.