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Die vorliegende Erfindung ist in
erster Linie dazu bestimmt, als Energieumsetzungsvorrichtung in der
Automobilindustrie, d. h. in Getriebesystemen, Verwendung zu finden.
Die Vorrichtung kann auch bei jeglichem Gerät eingesetzt werden, in dem
ein Antriebsaggregat benutzt wird oder das einen Antrieb mit konstanter
Geschwindigkeit benötigt.
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Die Erfindung bietet eine neue und
einfachere Baugruppe eines stufenlos veränderlichen Getriebes (CVT),
das in verschiedenen Bauarten vorliegt. Der Betrieb mancher Bauarten
beruht darauf, dass die Drehzahl einiger Komponenten (normalerweise des
Sonnenrads) eines Planetenradsystems verändert wird, damit an der Abtriebswelle,
die direkt oder indirekt an einer anderen Komponente (normalerweise
dem Zahnring) integriert ist, veränderliche Drehzahlen verfügbar sind,
wie dies zum Beispiel bei Patent-Nummer
US 5,564,998 der Fall ist. Die Veränderung
wird durch einen Drehzahlwandler mit Gleitrollen in einem oder mehr
paaren ringförmiger
Scheiben geregelt, wie im Patent
US
5,395,292 offenbart, oder durch die Anwendung von Riemen,
betrieben in Walzen mit unterschiedlichen Durchmessern, wie im Patent
US 4,553,450 beschrieben.
Bei einer weiteren Bauart wird ein Drehmomentwandler eingesetzt,
in dem mit Hilfe von Hydraulikflüssigkeit
zwischen der Turbine und der Pumpe die Traktion verstellt wird, wie
im Patent
US 4,644,821 dargestellt.
Außerdem gibt
es das stufenlos veränderliche
Getriebe, wie das im Patent
US
4,229,985 offenbarte, bei dem ein System konischer Walzen
mit einem Zwischenring eingesetzt wird, um durch Veränderung
des Winkels die Drehzahl auszusteuern.
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Alle beschriebenen Erfindungen haben
den Nachteil, dass hohe Leistungsverluste den Wirkungsgrad des Motors
in mehr oder weniger starkem Maße beeinträchtigen.
Zudem ist bei einigen Erfindungen die Herstellung komplexer, so
dass sie den Mechanismus in seinem Betrieb und bei seiner Wartung
teuer machen.
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Vorteile gegenüber dem
Stand der Technik
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- 1. Steuerung der Fahrzeugbewegung durch Veränderungen
der Übersetzung
und nicht über
die Drehzahl des Motors, so dass der Motor unter jeder Bedingung
mit einer konstanten und optimalen Nenndrehzahl arbeitet.
- 2. Verbesserung der Kraftstoffwirtschaftlichkeit um mindestens
30%, Verlängerung
des Zeitraums zwischen den Instandhaltungsintervallen und bessere
Wartbarkeit.
- 3. Unverzügliches
Ansprechen des Motors auf Drosselklappenbefehle unter jeder Bedingung.
- 4. Bereitstellung zusätzlicher
Reserveleistung bei ungünstigen
Bedingungen, wie beispielsweise Überlast,
steile Berge oder plötzliche
Beschleunigung.
- 5. Bereitstellung eines selbstgesteuerten stufenlos veränderlichen
Getriebes, das ohne Fremdsteuerung, wie beispielsweise einem Computer, arbeitet.
- 6. Bereitstellung eines vollautomatischen Antriebsmechanismus,
bei dem wenn benötigt
Zusatzleistung vorhanden ist, wobei das Schalten der Antriebseinheit
durch den Fahrer reduziert wird.
- 7. Bereitstellung eines geregelten selbstgesteuerten Antriebs
mit konstanter Geschwindigkeit (CSD) durch Anwendung des Getriebes
als Umkehrgetriebe, so dass die Traktion durch die Abtriebswelle
geliefert wird.
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Die Erfindung wird am besten anhand
der folgenden Figuren verständlich.
Es zeigen:
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1 zeigt
eine vollständige
Darstellung des Getriebes, die eine Ansicht der Primärsequenz
am Oberteil des konischen Körpers
und der Regelsequenz am Unterteil bietet.
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1A zeigt
eine Querschnittsansicht des Getriebes (mit den Festwalzen) im Primärsequenzbetrieb.
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1B zeigt
eine Querschnittsansicht des rückwärtigen Teils
des Getriebes beim Betrieb mit Primärsequenz und Normalantrieb
sowie den Schaltmechanismus für „Reise" und „Leerlauf".
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1C zeigt
eine Aufsicht der Lager (17 und 18) der Einrichtungs-Schaltkupplung
in verriegelter Stellung.
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2A zeigt
eine Schnittansicht des Getriebes (mit den Festwalzen) im Regelsequenzbetrieb.
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2B zeigt
eine Schnittansicht des rückwärtigen Teils
des Getriebes beim Betrieb mit „Tempomat"-Antrieb, einschließlich Schaltmechanismus von „Normal" zu „Reise", „Leerlauf" und „Rückwärtsgang".
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2C zeigt
eine Schnittansicht des rückwärtigen Teils
des Getriebes beim Betrieb mit „Reise"-Antrieb entlang der Linie 2C-2C von 2B, in der der hintere Getriebezug
sichtbar ist.
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3 zeigt
das Verriegelungssystem des Sonnenrades und den mechanischen Drehmomentsensor
für das
Regelgetriebe in detaillierter perspektivischer Ansicht.
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4A zeigt
eine schematische Ansicht der beweglichen Teile des Primärgetriebes.
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4B zeigt
eine schematische Ansicht der beweglichen Teile des Regelgetriebes
mit Festwalzen.
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4C zeigt
eine schematische Ansicht des Regelgetriebes mit Neigungswalzen.
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5A und 5B zeigen eine vereinfachte
Ansicht des Kontaktwinkels des Antriebsrades mit den Festwalzen
bzw. Neigungswalzen aus 4B und 4C.
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5C zeigt
eine Einzelansicht der Nuten und Neigungswalzensysteme aus 4C und 5B.
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6A und 6B stellen vereinfachte Figuren der
Rückseitenansicht
dreier Versetzungspositionen des in 4B und 4C gezeigten veränderlichen
Getriebesystems dar.
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Bei der Erfindung handelt es sich
um ein in sich geschlossenes, stufenlos veränderliches Getriebe mit einem
eingebauten mechanischen Drehmomentwandler und automatischer Antriebssteuerung, das
aus drei Systemen besteht, die harmonisch zusammenwirken und sich
die Komponenten teilen und wie folgt definiert sind:
- A) Ein Primärsequenzsystem
und eine Zweipunkttraktionssynchroneinrichtung auf der Basis eines Planetenradsystems
(3, 4 und 5), das ein Primärzahnrad
mit einem auf einem Planetenträger
(2) montierten Zahnring, einen Zahnring (3) und
eine auf einem Zylinderantriebsrad mit zunehmendem Durchmesser (10)
montierte Einrichtungs-Schaltkupplung (17), eine Menge
von drei oder mehr Plantenrädern
(4), ein gleitendes Sonnenrad (5), eine Treib-
und Steuerantriebswelle (7) sowie eine Doppelkupplungswelle
(19) umfasst.
- B) Ein Gleitsteuersystem des Traktionsaufnahmeradsystems sowie
ein Schnellgang- und
Spargang-Steuersystem, das Flieh-Gegengewichte (8), ein
gleitendes Sonnenrad (5), eine Treib- und Steuerantriebswelle
(7), einen mittigen Zahnstab (21), eine Stellspinne
(12), eine Reibscheibe (22) und eine Verriegelungsplatte
(6), einen aus einer Sensorfeder mit möglicher Spiralform bestehenden
Drehmomentsensor (9) und einen Schaltmechanismus des Drehmomentsensors
(20) umfasst.
- C) Ein mechanisches Drehmomentwandlersystem mit konstanter Drehzahl,
das eine Treib- und Steuerantriebswelle mit einem helikalem Schlitz (7),
einen mittigen Zahnstab (21), einen Zahnring (3),
ein Zylinderantriebsrad mit zunehmendem Durchmesser (10),
ein System mit mehreren Walzen mit Wellen und einem hinteren Zahnrad
(13), ein mittiges Zahnrad (15), ein an einer
Stellspinne (12) angebrachtes zweites Planetenradsystem (14),
eine auf der äußeren Welle
(16) montierte Einrichtungs-Schaltkupplung (18)
sowie eine Doppelkupplungswelle (19) umfasst.
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Das Primärsequenzsystem besteht aus
einem Primärzahnrad,
das in Abhängigkeit
vom Gaspedal die Motordrehzahl verringert und an den Planetenträger (2) überträgt. Bei
der anfänglichen
Beschleunigung vom Leerlauf zur optimalen Motornenndrehzahl hält dieses
System den Zahnring (3) mit Hilfe der Einrichtungs-Schaltkupplung
(17) fest, die beide auf dem konischen Antriebsrad montiert sind.
Daraufhin fährt
das Sonnenrad (5) zurück,
klinkt sich dabei von der Verriegelungsplatte (6) aus und überträgt das Drehmoment
auf die Treib- und Steuerantriebswelle (7), die wiederum
das Drehmoment an die Doppelkupplungswelle (19) übermittelt.
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Nach Erreichen der optimalen Motornenndrehzahl
bewegen die Flieh-Gegengewichte (8) das Sonnenrad (5)
vorwärts,
klinken dabei die Treib- und Steuerantriebswelle (7) vom
Getriebe aus und verriegeln sie fest in ihrer Stellung, um die Regelsequenz zu
steuern.
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Während
der Primärsequenz
beschränkt
die Zweipunkttraktionssynchroneinrichtung mit Hilfe der zweiten
Einrichtungs-Schaltkupplung (18) während des anfänglichen
Getriebebetriebs die Drehung der äußeren Welle (16),
um die freie Drehung der Treib- und Steuerantriebswelle (7)
zu ermöglichen.
Sobald der Betrieb des Regelgetriebes beginnt, erreicht die äußere Welle
(16) die gleiche Geschwindigkeit wie die Doppelkupplungswelle.
Die zweite Einrichtungs-Schaltkupplung bringt dann die beiden Wellen (16 und 19)
in Eingriff, so dass nun die äußere Welle die
Traktion überträgt und die
Sequenzumschaltung synchronisiert abläuft.
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Das Aufstellungssteuersystem des
Traktionsaufnahmeradsystems arbeitet nach dem folgenden Prinzip:
Wenn sich das Sonnenrad in der verriegelten Position vorne oben
befindet, erkennt es die an das Getriebe gelieferte Drehmomentreaktion, übersteigt
die auf der Reibplatte (22) aufliegende Sensorfeder (9)
und veranlasst, abhängig
von dem die Reibung übersteigenden
Drehmoment, die Treib- und Steuerantriebswelle (7) zu einer
bestimmten Anzahl Umdrehungen und stellt über die schraubenförmige Nut
und die Zähne
des mittigen Zahnstabs die Stellspinne (12) in Längsrichtung
auf. Auf diese Weise fährt
das Walzenzugsystem in axialer Richtung durch die Steuerwelle, und
zwar bis zu der Position, die erforderlich ist, um die genannte
Anzahl von Umdrehungen des konischen Antriebsrads aufrecht zu erhalten
(anfangs ist dies die ganze Strecke nach vorne, da ein höheres Drehmoment
erforderlich ist).
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Mittels eines Mechanismus erhöht oder
verringert das Schnellgang- und Spargang-Steuersystem die Spannung des Federsensors
(9) von Hand und kalibriert so fahrzeugintern die Betriebsdrehzahl des
Motors (normalerweise ±500
min–1),
je nach gewähltem
Antrieb. Dieser Mechanismus wird in der Lage sein, sich innerhalb
des normalen Spargangbereichs in gegenläufiger Richtung frei zu drehen,
um beim Abbremsen das umgekehrte Drehmoment zu dämpfen.
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Im mechanischen Drehmomentwandlersystem
funktioniert die Modulation der veränderlichen Neigungsrate wie
folgt: Nach Stoppen des Sonnenrades (5) befindet sich die
Treib- und Steuerantriebswelle (7) in Eingriff mit der
Stellspinne (12), die sich bis auf eine dem aufgenommenen
Drehmoment entsprechende Entfernung aufstellt. Zwischenzeitlich wird
nun der Zahnring (3) durch das Eingangsradritzel bewegt,
wodurch das konische Antriebsrad (10) von der Einrichtungs-Schaltkupplung
gelöst
und die Traktion zu dem rutschfesten Walzensystem (11)
(in der oben beschriebenen Steuerposition) übertragen wird, das mit seinem
hinteren Zahnrad (13) in Eingriff mit einem zweiten Planetensystem
(14) ist, und zwar über
das mittige Zahnrad (15), das mit der äußeren Welle (16) verbunden
ist, so dass die Doppelkupplungswelle (19), die nun von
der äußeren Welle
(16) gedreht wird, mit einer veränderlichen Ausgangsdrehzahlrate
gemäß dem Durchmesser
arbeitet, an dem Kontakt mit dem konischen Antriebsrad (10)
besteht. Die Position wird automatisch gesteuert, wenn das Aufnahmesystem
(11, 13, 14, 15 und 16)
von der Stellspinne (12) in Längsrichtung durch die schraubenförmige Nut
der Treib- und Steuerantriebswelle (7) entlang der Zähne des
mittigen Zahnstabs (21) bewegt wird.
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Das mechanische Drehmomentwandlersystem
kann so eingestellt werden, dass es auf zweierlei Weise arbeitet:
- a) Rutschfeste Festwalzen (11): Diese
Walzen bestehen aus Gummi oder Verbundmaterial und besitzen eine
Achse, die mit dem hinteren Zahnrad gekoppelt ist. Die Walzen können auch
aus Metall hergestellt sein, benötigen
dann aber für
ausreichende Haftung Traktionsflüssigkeit.
- b) Gerillte Neigungswalzen (11A): Diese Walzen sind
parabolisch geformt und besitzen helikale Nuten sowie eine Achse,
die mit inneren Zahnrädern
mit der hinteren Getriebewelle verbunden ist (5C).
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Beim Neigungswalzensystem (11A)
enthält die
Achse ein Zahnrad, das sich um das mit dem hinteren Zahnrad (13)
verbundene Führungszahnrad (11B)
in einem Bereich von 180 Grad dreht, während sich das Traktionsaufnahmesystem
in Axialrichtung bewegt, wodurch sich die zwischen den Walzen und dem
Antriebszahnrad bestehende Kontaktfläche aufstellt, und zwar anfangs
mit dem vorderen Ende der Walzen und nach Erreichen der gesamten
Spanne (180 Grad) mit dem hinteren Ende, was zu einem begrenzten Kontaktpunkt
zwischen ihnen und einer anderen Neigungsrate führt. Die Walzen sind mit schraubenförmigen Nuten
(11A) versehen, die dem Kontaktwinkel entsprechen, in dem
sie mit dem Antriebszahnrad (10) in Eingriff sind, und
die gerade und in Längsrichtung
entlang ihrer inneren Oberfläche
ausgerichtet sind.
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Der Mechanismus hat folgende Eigenschaften:
- 1. Die Motorleistung wird mit Ausnahme der
reibungsbedingten Verluste vollständig übertragen, da für die Drehzahlveränderung
eine mechanische Vorrichtung mit veränderlicher Neigung eingesetzt
wird.
- 2. Das Fahrverhalten des Fahrzeugs ist sehr viel besser, da
die Neigungsrate durch das Motordrehmoment automatisch geregelt
wird. Ein synchronisiertes Schaltsequenzsystem erleichtert den Betrieb,
optimiert die Motorfunktion, verlängert die Lebensdauer und die
Wartungsintervalle und verbessert die Kraftstoffwirtschaftlichkeit.
- 3. Der Mechanismus kann in Automobileinrichtungen als Getriebe
oder in einem anderen Maschinen- oder Gerätetyp als Hilfsreservesteuerung
für die
Ausgangsdrehzahl eingesetzt werden.
- 4. Der Motor arbeitet mit konstanter Drehzahl, so dass Zubehörteile,
wie beispielsweise ein Generator oder elektrische Lichtmaschine
mit fester Frequenz für
Wechselstrom oder Hydraulikpumpen mit konstantem Fluss, angebracht
werden können.
- 5. Der Mechanismus ist axial aufgebaut und besitzt relativ wenige
bewegliche Teile. Damit ist die Herstellung einfach und er besitzt
weniger Fehlerquellen.
- 6. Der Mechanismus besitzt viele mechanische Vorteile, weshalb
er lediglich ein Umkehrgetriebe für Rückwärtsbetrieb benötigt. Es
kann jedoch, je nach den Anforderungen der Vorrichtung, ein Getriebezug
mit mehreren Geschwindigkeiten oder mit nur einer einzigen Reise-Geschwindigkeit
eingebaut werden.
- 7. Weitere Zubehörteile,
wie beispielsweise eine Drehmomentanzeige, und Steuersysteme, wie beispielsweise
ein Zentrifugalregler, hydraulische oder elektrische Steuerungen,
können
für die
Aufstellung des Regelgetriebes leicht nachträglich eingebaut werden.
- 8. Wird der Mechanismus umgekehrt eingesetzt, d. h. die Ausgangswelle
wird mit Traktion versehen, kann er als Antrieb mit konstanter Geschwindigkeit
an der Eingangswelle benutzt werden.
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Bei der Erfindung handelt es sich
um ein stufenlos veränderliches
Getriebe mit einem Zylinderantriebsrad mit zunehmendem Durchmesser
(10), das konisch oder parabolisch geformt sein kann und
von einem Motor angetrieben wird, der ein veränderliches Drehmoment überträgt und gleichzeitig
die gleiche Winkeleingangsdrehzahl aufrecht erhält.
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Im Antriebsrad (10) wird
das Drehmoment über
ein Walzentraktionssystem (11) übertragen. Die Walzen drehen
mit veränderlicher
Geschwindigkeit, die von dem Durchmesser abhängt, bei dem sie in Kontakt
kommen, und sind automatisch entlang der Innenseite des Antriebsrades
aufgestellt, basierend auf der von dem Motor gelieferten Leistung,
die mit einer exakten Neigungsrate an die Abtriebswelle (19) übertragen
wird, wodurch das Drehmoment geliefert wird, das nötig ist,
um die Geschwindigkeit des Fahrzeugs aufrecht zu erhalten oder unverzögert zu
erhöhen.
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Das CVT besteht aus zwei Umlaufgetrieben und
Walzensystemen (1A,
Teil 3, 4 und 5, sowie 6A und 6B,
Teil 10 bis 15) mit konzentrischen Wellen (7 und 16),
die so zusammenwirken, dass ein geregeltes Ausgangsgetriebe zur
Verfügung
steht. Infolge dessen bleibt die Betriebsgeschwindigkeit des Motors
konstant und liefert die Traktion mit einer Drehzahl und einem Drehmoment
entsprechend der für
eine Direktgeschwindigkeit des Fahrzeugs erforderlichen Leistung
(2A).
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Die Erfindung umfasst ein Anfahrtsgetriebe, das
durch das Sonnenrad (5) und über die Treib- und Steuerantriebswelle
(7) mit einer niedrigen Neigungsrate arbeitet, während der
Motor die optimale Betriebsdrehzahl erreicht, und das andere arbeitet über das
hintere Umlaufgetriebesystem (4B oder 4C), das mit dem Zahnring
(2) des vorderen Umlaufgetriebesystems verbunden ist. Das
Planetensystem nimmt die Traktion auf unterschiedliche Weise auf,
da die innere Lauffläche
aus einem Zylinder mit zunehmendem Durchmesser (10) besteht, der
mit Nuten durch seine innere Oberfläche versehen sein kann, so
dass die Walzen (11) ausreichend Haftung haben. Innerhalb
des Zylinders ist ein Walzensystem (typischerweise 3 Planeten mit
3 Gelenkzahnrädern
(11), (13) und (14)), bei dem es sich
um Festwalzen (6A, 11)
oder Neigungswalzen (6B, 11A)
handeln kann, in Längsrichtung
aufgestellt, welches das Drehmoment über eine äußere Welle an die Traktion
des Fahrzeugs überträgt (siehe 4B, 4C).
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Die Festwalzen (11) müssen eine
gekrümmte
Form haben, so dass zwischen der Tangentiallinie, die zu dem Punkt
verläuft,
an dem die Walzen in Kontakt mit dem Konus kommen, und der Konizität des Antriebsrades
zu dem Zeitpunkt, zu dem sich die Walzen in der vorderen Position
befinden, ein relativer Winkel besteht (5A, α, β und δ), der die
Drehtendenz eines Rades, das auf einer geneigten Fläche dreht,
ausgleicht und der in dem Maße
geringer wird, wie die Lauf- oder Innenfläche des Konus (10)
den Radius vergrößert. Die
Schnittansicht (1 und 2) zeigt zum besseren Verständnis die
Option der Festwalzen.
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Die Festwalzen (11) können durch
Neigungswalzen (11A) ersetzt werden, die sich translateral
um die Getriebewelle (11B) drehen und die eine Steigungstendenz
haben, um den Kontakt mit dem Antriebsrad (19) zu erhöhen. Bei
Verwendung dieser Option muss das vordere Planetensystem mit einem zusätzlichen
Zahnrad versehen sein, um das Umkehrgetriebe zu vermeiden, und zwar
so, dass sich sowohl das Primär-
als auch das Regelsystem in der selben Richtung drehen.
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Für
die Traktionssteuerung wird ein Drehmomentsensor (9) eingesetzt,
der mit dem Aufstellungssystem der Stellspinne (5), (6)
und (7) verbunden ist. Das System enthält außerdem ein Schnellganggerät (20),
das je nach der vorgenommenen Auswahl die Betriebsdrehzahl des Motors
erhöht,
um das Ausgangsdrehmoment zu erhöhen,
wenn eine Überlast oder
eine plötzliche
Beschleunigung erforderlich ist. Umgekehrt kann es die Drehzahl
auch reduzieren (3).
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Zu Anfang soll der Betrieb der Erfindung
beschrieben werden. Das Drehmoment wird zum vorderen Planetensystem
(1 und 2) geliefert, wo über die Planetenräder das
Sonnenrad und der Zahnring (3) unterschiedslos übertragen
werden; da das Sonnenrad (5) in mechanischer Hinsicht vorteilhaft
ist, weil seine Neigungsrate geringer ist als die des Regelsystems
(11 bis 16) (selbst bei minimalem Neigungsverhältnis),
wird dieses Zahnrad (5) dann zu drehen anfangen. Folglich
wird der Zahnring (3) dazu neigen, in der entgegengesetzten
Richtung anzusprechen, was jedoch von der Einrichtungs-Schaltkupplung
(17) verhindert wird ( 1C).
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Da das Sonnenrad federbelastet ist,
wird es in der hinteren Position verbleiben. Dann wird die fest mit
dem Sonnenrad (5) verbundene Treib- und Steuerantriebswelle
(7) mit den inneren Nuten der Doppelkupplungswelle (19)
in Eingriff kommen und somit die Primärtraktion betreiben.
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Die Drehzahl kann innerhalb des Anfahrbereichs
gehalten oder, falls erforderlich, erhöht werden, bis die optimale
Motorbetriebsdrehzahl erreicht ist. Zu diesem Zeitpunkt werden die
mit dem Sonnenrad (5) verbundenen Flieh-Gegengewichte (8)
ausfahren und das Sonnenrad veranlassen, sich vorwärts zu bewegen,
und das Sonnenrad stoppen und mit der Verriegelungsplatte (9)
verriegeln, nun verbunden mit dem Drehmomentsensormechanismus (9),
und die Treib- und Steuerantriebswelle (7) wird außer Eingriff
von der Doppelkupplungswelle (19) gebracht.
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Während
das Sonnenrad in der vorderen Position verriegelt ist, beginnt die
Regelsequenz. Das Getriebe arbeitet nun über den Zahnring (3),
der mit dem Antriebsrad (10) gekoppelt ist, das sich in
die gleiche Richtung dreht wie das Primärgetriebe und von der Einrichtungs-Schaltkupplung (17)
gelöst wird;
dabei wird die Traktion zu dem zweiten Planetensystem innerhalb
des Antriebsrades (11, 12, 13 und 14) übertragen,
das axial aufgestellt ist und durch das mittige Zahnrad (15)
mit der äußeren Welle (16)
verbunden ist.
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Die zweite Einrichtungs-Schaltkupplung
ist in der äußeren Welle
(16) integriert, da entlang der Welle Nuten so geformt
sind, dass die Drehung der Kugeln beschränkt wird (1C), und arbeitet als die äußere Lauffläche, die
für diese
An Kupplung charakteristisch ist, weshalb sie beim Betrieb des Primärgetriebes
die Treib- und Steuerantriebswelle (7) nicht störend beeinflussen
kann, aber wenn ihre relative Drehzahl höher ist als die dieser Welle,
werden die Kugeln festgehakt, wodurch nun die Traktion an die Doppelkupplungswelle
(19) übertragen
und so die Umschaltung der Sequenz synchronisiert wird.
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Wenn sich das Antriebsrad (10)
dreht, kommt es mit der äußeren Welle
(16) zusammen mit dem restlichen Getriebe wie oben beschrieben
in Eingriff und hakt dabei die Stellspinne mit der schraubenförmigen Nut
(typischerweise mit 5 Drehungen) der Treib- und Steuerantriebswelle
fest, deren Funktion nun in der Steuerung des Getriebes besteht. Durch
das Ansprechdrehmoment des Sonnenrades kann sich die Welle proportional
zu diesem Drehmoment rückwärts drehen,
und in Kombination mit den Zähnen
des mittigen Zahnstabs (21), der zum Ausgleich für die Rückwärtskomponente,
die aus der Kontaktkraft der Walzen (11) mit dem Konus
(10) resultiert, mit einer schraubenförmigen Bahn versehen sein kann,
wird die Welle das Walzensystem (11 bis 16) zunächst rückwärts aufstellen,
wird aber die Traktion des Antriebsrades erhöht, wird auch das Drehmoment
erhöht
und sie werden in ihre natürlich
Position zurückgebracht
(entsprechend der optimalen Drehzahl, die für den Motor ausgelegt ist,
das heißt vorwärts).
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Wird der Leistungsbedarf erhöht, dreht
sich das Sonnenrad so, dass es die Spannung der Sensorfeder und
die Reibung der Reibscheibe (22) überwindet, wodurch die Treib-
und Steuerantriebswelle proportional zum Drehmoment dreht. Das Walzensystem
(11 bis 16) wird so lange nach vorne fahren, um
mit einem kleineren Durchmesser des Antriebsrades in Kontakt zu
kommen, bis sich die Geschwindigkeit des Fahrzeugs erhöht, weshalb
folglich das Drehmoment geringer wird; dann wird das Walzensystem
nach hinten fahren, um mit einem größeren Durchmesser des Antriebsrades
in Kontakt zu kommen, so dass sich ohne eine Erhöhung der Drehzahl des Antriebsrades
die Drehzahl der Walzen (11), der Gelenkzahnräder (14),
des mittigen Zahnrades (15), der äußeren Welle (16),
der Doppelkupplungswelle (19) und folglich die Getriebedrehzahl
erhöht,
während
der Motor eine konstante Geschwindigkeit aufrecht erhält (6A und 6B).
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Dasselbe geschieht bei der Option
der Neigungswalzen (11A). In diesem Fall drehen sich die Walzen
vorübergehend
(insofern sie in Kontakt mit dem Antriebsrad kommen) auf dem Führungszahnrad
(11B), das mit dem hinteren Zahnrad und mit dem restlichen
System verbunden ist, was bereits erläutert wurde. Infolge dessen
kommen sie gemäß dem Neigungswinkel
mit dem vorderen oder hinteren Ende jeder Walze in Kontakt, um so
den Kontaktpunkt zu isolieren und ein Rutschen zu verhindern (5B).
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Sollte der Motor zu irgendeinem gegebenen Augenblick
während
der Regelsequenz überdreht werden
müssen,
muss die äußere Spitze
der Sensorfeder durch den Schaltmechanismus (20) gedreht werden
(9), um so die Spannung der Feder (9) zu erhöhen, so
dass der Mechanismus mehr Leistung zur Überwindung des Steuersystems
benötigt
(3) und das Gleitsystem
(11 bis 16) zwingt, länger als üblich vorne zu bleiben, wobei
die Drehzahl geringer und das Drehmoment höher ist; im Gegensatz dazu wird
Umkehrbetrieb durchgeführt,
wenn ein „weicher" Betrieb gewünscht ist
(normalerweise bei hohen Fahrzeuggeschwindigkeiten).
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Ebenso wird, wenn „Reise"- Betrieb gewählt wird
und das Getriebe eine bestimmte Anzahl an Ausgangsumdrehungen pro
Minute proportional zur Aufstellung der Abtriebswelle (16)
erreicht, der „Reise"- Hebel betätigt, wodurch
die Vorgelegezahnradeinheit (23) vorwärts bewegt wird, um eine höhere Neigungsrate
zu erzielen. Da das Ausgangsdrehmoment abrupt erhöht wird,
bewegt der Drehmomentsensor die Gruppe der Walzen (11 bis 16)
unverzüglich
vorwärts
zu einer Position, in der der Motor wieder stabil in seinem optimalen
Betriebszustand ist, und der Drehmomentsensor wird weiterhin mit
dem gesteuerten Traktionssystem betrieben; fällt die Geschwindigkeit des
Fahrzeugs unter die genannte Drehzahl, kehrt er im gleichen Umkehrprozess
zu seinem ursprünglichen
Getriebeverhältnis
zurück.
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Wird die Geschwindigkeit so weit
reduziert, dass ein sehr hohes Drehmoment benötigt wird (entsprechend der
Primärsequenz),
wird sich das Walzensystem (11 bis 16) anfangs
vollständig
vorwärts aufstellen,
da aber das Drehmoment höher
ist als das dieser Position entsprechende, wird das Sonnenrad ausgeklinkt,
wodurch es aus der Halteposition gerät und dann die Traktion in
einer Primärsequenz überträgt.
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Wenn das Sonnenrad (5) ein
negatives Drehmoment aufnimmt (wie beispielsweise bei geringer werdender
Fahrzeuggeschwindigkeit), stellt es sich in seiner hinteren Position
auf und dreht die drei Elemente des Planetensystems (3, 4 und 5);
dann erreicht die Traktion einen Nullpunkt, bis die Drehzahl der
Treib- und Steuerantriebswelle (7) höher ist als die der äußeren Welle
(19); zu diesem Zeitpunkt wird das Antriebsrad (10) über die Einrichtungs-Schaltkupplung
(17) erneut verriegelt, wodurch wieder der Primärsequenzbetrieb
durchgeführt
wird.
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Wenn in diesem Fall wieder eine Beschleunigung
erforderlich ist, erhöht
die Treib- und Antriebssteuerwelle (7) die Drehzahl, und
die Gegengewichte werden so aufgestellt, dass das Sonnenrad (5)
zur vorderen Position fährt
und wieder Regelsequenzbetrieb durchgeführt wird.
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Das CVT benutzt einen automatischen
Mechanismus für
Reise- oder Hochgeschwindigkeit, so dass bei Eingriff und wenn das
Walzensystem (11 bis 16) eine bestimmte Aufstellung
erreicht ein Betätigungshebel
in Eingriff mit einem Vervielfachungszahnrad (27) mit einem
größeren Zahnrad
an der Abtriebswelle kommt (1A)
(25). Beim Abbremsen fährt
das Walzensystem (11 bis 16) zurück, und
wenn diese Walzen wieder nach vorne zu der genannten Position zurückkehren,
wird das Walzensystem nicht mehr in Eingriff mit dem Vervielfachungszahnrad, sondern
nun wieder mit den Zahnrädern 26 und 28 in Verbindung
sein (1B).
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Umkehrbetrieb sollte von Hand ausgewählt werden,
solange der Motor im Leerlauf ist, und zwar indem die Getriebenebenwelle
(23) vollständig
zurückbewegt
wird, wodurch die Umkehrwelle (29) durch den Positionierschlitz
(30) eingesetzt wird und mit dem Umgekehrgetriebe (24)
in Eingriff kommt.
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Das Schmiersystem des veränderlichen
Getriebes wird durch eine Ader im mittigen Zahnstab (21)
geführt,
durch den das Öl
verteilt wird und somit durch Schwerkraftwirkung auf die Treib-
und Steuerantriebswelle (7) und durch die schraubenförmige Nut
und die überall über die
Spinnenarme (12) verteilten Öffnungen auf das restliche
System fällt.
Die anderen Systeme werden durch Tauchen oder Berieseln geölt.
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Andere Ausführungsformen, die unter die modifizierten
Ansprüche
dieser Erfindung fallen, werden für Fachleute ersichtlich, ohne
den in den Ansprüchen
definierten Umfang der Erfindung zu verlassen.