DE68926298T2

DE68926298T2 - Keilriemenscheibe und Variator

Info

Publication number: DE68926298T2
Application number: DE68926298T
Authority: DE
Inventors: Urpo Mantovaara
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1988-01-22
Filing date: 1989-07-21
Publication date: 1996-12-05
Anticipated expiration: 2009-07-22
Also published as: FI79181B; ATE136994T1; EP0428571A1; FI880271A0; WO1990001129A1; FI79181C; DE68926298D1; US5127882A; EP0428571B1

Description

Die Erfindung schliesst sich an Verstell-Getriebe oder Variatore mit einem regelbaren beziehungsweise automatisch variablen Uebersetzungsverhältnis, wo die Leistung durch einen Keilriemen oder ein entsprechendes biegsames Zumittel vermittelt wird, und wo die Riemenscheiben aus zwei im Verhältnis zueinander beweglichen konischen Tellerscheiben bestehen und an die Flanken des Zugmittels berühren.
Genauer bezieht die Erfindung sich auf eine variable Keil- Riemenscheibe nach dem Beschreibungsteil des Patentanspruchs 1, auf ein Keilriemen-Variator nach dem Beschreibungsteil des Patentanspruchs 3 und auf variable Getriebe oder Variatore, die vor den kennzeichnenden Teilen der Patentanspruche 9 un 10 beschrieben sind.
Die Erfindung basiert sich auf der Wahrnehmung, dass die Leistungsverluste zwischen dem Keilriemen und den Riemen- Scheiben hauptsächlich von den axialen Spielen und Elastizitäten der Scheiben und des Keilriemens verursacht sind. Aus diesem grund haben die Keilriemen-Variatore im Allgemeinen deutlich niedrigere Wirkungsgrade als die Keilriemengetriebe mit konstanter Uebersetzung.
Die Grundide der Erfindung ist die Lagerimgen der Riemen- Scheiben so zu modifizieren, dass die Scheibenhälften in unbelastetem Zustand oder, wenn der Keilriemen zwischen ihnen fehlt, nicht parallel sind, sondern zueinander so schief, dass das Biegemoment des Riemendrucks sie etwa parallel macht.
Eigentlich ist es keine neue Ide die Hälften einer verstellbaren Keilnemenscheibe zueinander schief zu machen. Die Ide ist bekannt zum Beispiel in Patentschriften US-A-3 757 594 (F 16 H 55/52) und GB-A-2041 116 (F 16 H9/12).
Die Lösung nach die Erfindung, vie sie in den kennzeichnenden Teilen der Patentansprüche 1, 3, 9 und 10 festgesetzt ist, weicht von beiden vorerwähnten Erfindungen ab auf solche Weise, dass die Distanz der Kontaktringe an den Scheiben nicht am Kleinsten in der Mitte der Berührungs-Bogen ist, sondern davon etwa 45º abweicht, und zwar nach der Rotationsrichtung in der getriebenen Scheibe und nach der entgegengesetzter Richtung in der treibenden Scheibe.
Diese Verbesserung, dis klein und leicht zu erfinden aussieht, wenn sie nachträglich bewertet wird, ist doch wichtig, weil ohne dem keine Wirkung geboren werden kann, um die Leistungsverluste zu vermindern und den Wirkungsgrad zu erhöhen.
Die Riemenscheiben nach den vorher bekannten Erfindungen funktionieren richtig nur wenn der Riemen ohne Belastung läuft oder keine Leistung transmittiert. Wenn der Riemen belasted wird, können die Probleme, die als Einkeilen und Festklemmen erscheinen, sogar grösser sein als in Getrieben, wo die Scheiben in unbelastetem Zustand parallel sind.
Besonders wenn der Keilriemen breit oder sonst in der Quer- Richtung zusammendrückbar ist, soll die Divergenz der Scheibenhälften grösser sein, als nur für Kompensieren der Spiele und Elastizitäten nötig ist, oder mit anderen Worten soll die Distanz der Scheibenhälften am Grössten nahezu in den Punkten sein, wo der Riemen von der treibenden Scheibe ausläuft und auf die getriebene Scheibe kommt.
Die ausreichende Totaldivergenz ist 0,1 ... 0,4 Grade oder 0,0017 ... 0,007 Radianem, und die hauptsächlichen weise sie zu erzielen ist die Radialagerungen exzentrisch zu machen und die Axiallagerungen teilweise oder völlig mit Rollen zu ersetzen, welche Rollen an den Hinterseiten der Scheiben drücken und rollen. Mehr eingehend werden die Kennzeichen der Erfindung in den beigeschlossenen Patentansprüchen dargestellt.
Die Erfindung ist im Folgenden mit Hilfe einiger Beispiele beschrieben, und zwar mit Hinweisen auf die beiliegende Zeichnung, wo:
Fig. 1 stellt von hinten angesehen dar einen Längsschnitt der treibenden Scheibe von einem Fahrradvariator nach der Erfindung.
Fig. 2 präsentiert den Längsschnitt von solcher treibenden Scheibe, wo die Axialkraft fßr Zusammenpressen der Scheibenhälften als Summenwirkung von einen eingekerbten Tellerfeder, von einem vielköpfigen Kugelgewinde und von einer an den Aussenrand der Tellerfeder drückenden Rolle zustande gebracht ist.
Fig. 3 präsentiert in Querrichtung angesehen die vorbeschriebene treibende Scheibe und ein Viertel von der Tellerfeder, die auch in der Konstruktion nach Fig. 1 gleich sein kann.
Fig.4 präsentiert schematisch ein Keilriemenvariator, wo die Divergenz der Scheibenhälten mittels Stütz- Rollen, die die Axiallager ersetzen, zustande gebracht ist.
Fig. 5 präsentiert Schematisch ein Keilriemenvariator, wo die Stützrollen flache Scheiben sind und sich zwischen den Hinterflachen der Scheiben und besonderen Stützringen radial einkeilen.
Fig. 6 präsentiert eine Anordnung mit weniger Friktion als die vorigen, wo ein Ring mit keilförmigem Profil zwischen zwei konischen Flächen mittels zwei zylindrischen Stützrollen radial eingepresst wird.
Fig. 7 prisentiert eine Anordnung, die von der vorigen modifiziert ist, und zwar auf solche Weise, dass die Funktion richtig bleibt, obgleich das belastende Drehmoment seine Richtung ändert. Die Stütz Rollen sind symmetrisch placiert und an Hebel gelagert. Die Hebel werden von Spannrollen des Riemens so gesteuert, dass die Stützrolle am Lastrum tiefer geht und die Rolle am Leertrum auswärts kömmt.
Fig. 8 - 10 präsentieren Längsschnitte der Achsen, die die vorher beschriebenen Scheiben entsprechen.
In der Konstruktion, die in Fig. 1 präsentiert ist, bildet die Effekt der Erfindung oder die Divergenz der Scheiben (2 und 3) das folgende System: Die Nadelager (6 und 7) zwischen dem Körper (i) und der axial beweglichen Rohrwelle (4), ein Gleitlager (9) zwishen der Pedalwelle (5) und der Rohrwelle (4) und das Rillenkugellager (10), das das linke Ende der Pedalwelle (5) in den Körper (i) stützt auf solche Weise, dass es mit Hilfe der zwei exzentrischen Ringe (11 und 12) nach jeder Richtung exzentrisch geregelt werden kann.
Die Divergenz kann vergrössert werden mit Hilfe der Rolle (18), deren Presskraft man nach der Pedalkratt regelbar machen kann. Die andere Alternative die Axialkraft einstellbar zu machen ist Drucköl in das Raum zwischen der Rohrwelle (4) und Pedalwelle (3) zu leiten.
In der Konstruktion nach Fig. 2 ist das einzige Mittel zum Veranlassen der Divergenz die Stützrolle (18), deren Anzahl natürlich grösser als 1 sein kann. Auf die Grösse der Divergenz kann auch das Spiel des Kugelgewindes (19) wirken. Diese Konstruktion ist angemessen leicht gemacht zu werden und in normale Fahrräder als Zusatz zu fügen. In normaler Konstruktion, wo die Befestigung der Pedalachsen und Kurbeln quadratisch ist, soll nur die rechte Kurbel geändert werden.
Der Längsschnitt unter der Achse präsentiert die Anpassung iu solche Konstruktion, wo die Pedalachse und Kurbeln normalerweise aus einem Stück bestehene. Im Verhältnis zur von gen hat diese Konstruktion den Nachteil, dass die Produktion in kleinen Serien teurer wird, weil das vielendige Kugel- Gewinde genau gemacht werden muss.
Fig. 3 ist für Veranschauligung der beiden Konstruktionen beabsichtigt. Die Tellerfedern und Stützrollen können in beiden gleich sein.
Die schematischen Bilder 4 ... 7 und entsprechenden Längs- Schnitte 8 ... 10 geben Hinweise auf Möglichkeiten, wie diese im Entwickeln der Fahrradvariatore gemachte Erfindung in normalen Keilriemenvariatoren in der Industrie und in Verkehrsmitteln angewandt werden kann. Die Möglichkeiten sind doch nicht in diesen Beispielen begrenzt, sondern im Schutz- Gebiet der Patentansprüche können viele andere Variationen und Kombinationen entwickelt werden, sowohl für Fahrräder als für andere Anwendungen.
Auch die Konstruktionen nach den schematischen Bildern, Fig. 4 und 5 können durch Anwenden zwei oder drei Rollen so modifiziert werden&sub1; dass der Richtungswechsel des belastenden Drehmoments nicht die kontrolfunktion stört. Es ist wohl die einfachste, aber nicht die einzige Weise diesen Wechsel durch Testen der Riemenspannungen festzusteilen.

Claims

Riemenscheibe die zu einem Teil eines Verstell-Getriebes oder Variators bestimmt ist und sich auf Anwenden eines Keilriemens oder eizieb ah nliehen Zugmittels basiert, bestehend aus zwei Tellerscheiben, die aur die Flanken des Riemens an einem stellbaren Radius in Querrichtung pressen dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerungen der Tellerscheiben sie so steuern, dass die Achsen der Rotationsflächen, die die gegenseitigen Flanken des Keilriemens berühren, in unbelastetern Zustand rucht zusammenfallen, sondern einander schneiden oder kreuzen und in Bezug auf einander drehend verstellbar in der Umlaufrichtung der Riemenscheibe sind.
2. Keilriemenscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerungen (6,7,8,10) in sich die Mittel einschliessen, die den Grad der Divergenz der Scheibenhälften (2,3) verstellbar machen.
3. Keilriemenvariator, wo wenigsten. eine Riemenscheibe nach Anspruch 2 verstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Divergenz der Scheibenhalften mittels eines frei umlaufenden Elements zustande gebracht wird, indem das Element sich radial zwischen einem besonderen kegelförmigen Zusatzring und der Rückfläche von wenigstens einer Scheibenhälfte einkeilt.
4. Keilriemenvariator Nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Elemente für Zustandebringen der Divergenz der Scheibenhälften symmetrisch an Hebeln gelagert sind und die Hebel mittels Spannrollen des Riemens gesteuert werden.
5. Keilnemenvariator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Funktion des Mechanismus, der die Divergenz der Scheibenhälften zustande bringt, von der Richtung des belastenden Drehmoments unabhängig ist.
6. Keilnemenscheibe nach Anspruch 1 für ein Fahrradgetriebe) wo die Axialkraft zwischen den Scheibenhälften (2,3) mittels eines vielendigen Gewindes (19) und wenigstens einer Druck- Feder (17) zustande gebracht wird, dadurch gekennzeichnet, dass eine exzentrische stellbare Federkraft auf die Stell-Scheibe bezogen wird, indem eine Rolle (18) an der Rückseite der Scheibe rollt.
7. Keilriemenscheibe nach Anspruch 1 für ein Fahrradgetriebe wo die Scheibenhalften so gelagert sind, dass die eine (2) axial stellbar ist und die Andere (3) test, dadurch gekennzeichnet, dass die stellbare Hälfte (2) mittels Nadellager im Körper (1) gelagert ist und die Festscheibe (3) mittels wenigstens eines Gleitlagers (9) in der Welle der Stell- Scheibe (2) und mittels eines Rillenkugellagers (10) im Körper (i) des Fahrrades gelagert ist und die exzentrischen Ringe (11,12) zwischen dem Körper und Aussenring des Lagers placiert sind.
8. Keilriemenscheibe nach Anspruch 7, wo ein Teil von der Axialkraft zwischen den Scheibenhälften (2,3) von einer eingekerbten Tellerfeder verursacht worden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die exzentrische Punktkraft auf die Stell-Scheibe mittels einer Rolle (18) verursacht wird, indem die Rolle an dem lückenlosen Aussenrand der Tellerfeder rollt.
9. Verstellbares Getriebe oder Variator rür Anwenden mit einem Keilriemen oder ähnlichen Zugmittel, wenn wenigstens die treibende Scheibe veräriderlichen effektiven Radius hat wid aus zwei konischen Tellerscheiben besteht, welche Scheiben in Querrichtung die Flanken des Keilriemens pressen zwischen Flächen, die eine Riemenrille bilden, dadurch gekennzeichnet, dass die zusammenwirkendon Lager die Scheiben so steuern, dass die Ächsen der Rotationsflächen in unbelautetem Zustand sich nicht vereinigen und die Riemenrille so am Auslaufpunkt des Riemens breiter als am Einlaufpunkt ist.
10. Verstellbares Getriebe oder Variator für Anwenden mit einem Keilriemen oder ähnlichen Zugmittel, wenn wenigstens die getriebene Scheibe veränderlichen effektiven Radius hat und aus zwei konischen Tellerscheiben besteht, welche Scheiben in Querrichtung die Flanken des Keilriemens pressen zwischen Flächen, die eine Riemenrille bilden, dadurch gekennzeichnet, daas die zusammenwirkenden Lager die Scheiben so steuern, dass die Achsen der Rotationsflächen in unbelastetem Zustand sich nicht vereinigen und die Riemenrille so am Auslaufpunkt des Riemens schmaler als am Einlaufpunkt ist.