DE69516333T2

DE69516333T2 - Getriebe mit veränderbarer übersetzung

Info

Publication number: DE69516333T2
Application number: DE69516333T
Authority: DE
Inventors: Ernst Spirig
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1994-01-11
Filing date: 1995-01-05
Publication date: 2000-09-21
Anticipated expiration: 2015-01-06
Also published as: US5688199A; DE69516333D1; WO1995018931A3; GB9400416D0; ATE191962T1; WO1995018931A2; EP0687347B1; EP0687347A1; JPH08508085A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Antriebsmechanismus mit variablem Übersetzungsverhältnis eines Typs, der zur Verwendung in Fahrrädern und anderen Energieübertragungssystemen geeignet ist.
Eine Person, die ein Fahrrad auf einer flachen Straße fährt, wird ein bestimmtes Zahnradverhältnis für eine komfortable Fahrweise verwenden. Das Zahnradverhältnis ist festgelegt. Das Zahnradverhältnis ist als das Verhältnis der Durchmesser der Kettenantriebsscheibe 2 (an Pedalen) und der Kettensenkenscheibe 1 (an dem Hinterrad), wie in Fig. 1 dargestellt ist (r/R), definiert.
Das Rad mit dem größten Durchmesser der Räderkombination mit vielfachem Durchmesser auf der linken Seite der Fig. 1 ist der Energieeingang. Das Rad mit einem einzelnen Durchmesser auf der rechten Seite ist die Energiesenke oder die Last. Dieses Rad mit einzelnem Durchmesser könnte eine Radanordnung mit mehreren Durchmessern sein (wie auf der linken Seite dargestellt ist). Dies würde das verfügbare Übersetzungsverhältnis erhöhen. Solche Anordnungen sind von Fahrrädern ausreichend bekannt.
Wenn sich der Radfahrer auf einer Steigung bewegt, wird er mehr Drehmoment zuführen (Kraft, die auf das Pedal ausgeübt wird, multipliziert mit dem Radius der Antriebsscheibe), um sich bergauf zu bewegen.
Indem er das Erfordernis für ein erhöhtes Drehmoment fühlt (die Kraft, die durch seine Beine benötigt wird, um die Antriebsscheibe zu drehen) und die möglicherweise seine Fähigkeit übersteigt, um zu treten, wird den Fahrradfahrer veranlassen, manuell das Übersetzungsverhältnis zu ändern (wenn er in der glücklichen Lage ist, ein Zahnradsystem mit mehrfachem Niveau an seinem Fahrrad zu haben).
Fahrräder mit Mehrfach-Übersetzungssystemen sind in der Vergangenheit sehr populär durch die Verwendung bei Mountainbikes geworden und werden millionenfach verkauft. Eine automatische, stufenlose Gangschaltvorrichtung, die auf das Eingangsdrehmoment anspricht, würde stark die Handhabung eines Fahrrads vereinfachen.
Die kontinuierliche Adaption von Drehmoment zu dem Gang- bzw. Übersetzungsverhältnis würde eine Anpassung der Energiequellencharakteristik (Drehmoment 1 U/min) zu der Energielastcharakteristik ermöglichen. Wenn die Adaptionskurve gut zwischen Zufuhr und Last angepaßt ist, dann würde die gesamte Energie, die verfügbar ist, optimal in die lineare Bewegung übertragen werden.
Das Vorstehende bezieht sich auf einen Kettenantrieb, wie er bei Fahrrädern vorgefunden wird.
Automatische Getriebe für Kraftfahrzeuge sind seit langer Zeit bekannt. Allerdings ist deren technische Realisierung komplex und kostenintensiv und dort sind nur bestimmte, diskrete Niveaus von Übersetzungsverhältnissen verfügbar.
Hydraulische, kontinuierliche Drehmomentwandler sind bekannt, allerdings ist deren hydraulischer Schlupf für eine kontinuierliche Verwendung aufgrund einer Reibung und demzufolge geringerer Übertragungseffektivität von Nachteil.
Gewöhnliche, automatische Getriebe ändern zwischen spezifischen Übersetzungsverhältnissen. Der Zahnradänderungsvorgang ist automatisiert und das Drehmoment und das U/min wird gesteuert. Vielfache, diskrete Zahnradverhältnisse ermöglichen eine bessere Adaption zwischen den Quellen- und Lastcharakteristika, allerdings ist dies nicht eine kontinuierliche, optimierte Adaption.
Eine Entwicklung eines Systems mit automatischem und kontinuierlichem Zahnradverhältnis ist in der Vergangenheit dahingehend bekannt geworden, daß es in einer gewissen Stufe bei kleinen Fahrzeugen eingeführt wurde. In dieser Anordnung bewegte sich ein Riemen vom v-Typ zwischen zwei Flanschen radial hinein- und heraus, die sich axial bewegen und den v-Riemen auf seiner Seite (Schulter) antreiben. Flansche, die sich enger bewegen, würden den v-Riemen einquetschen, um sich so zu einem Kreis mit größerem Durchmesser zu bewegen, und das Übersetzungsverhältnis erhöht sich.
Diese Entwicklung war für einige Zeit in der Serienproduktion, allerdings haben wahrscheinlich deren technische Probleme sie wieder aus dem Markt verdrängt, oder sie hat zumindest nicht erfolgreich den Markt in wesentlichen Zahlen erobert.
Zwei andere Beispiele von Antriebsmechanismen mit variablem Verhältnis sind in der US- A-2584477, aus denen die Merkmale der Oberbegriff des Anspruchs 1 bekannt sind, und der BE-A-751678 dargestellt. Die Erstere stellt verschiedene Beispiele eines Fahrradkettenantriebsmechanismus dar, einschließlich eines solchen mit einer Riemenscheibe oder einem Zahnrad in der Form einer Feder, deren Radius sich mit dem aufgebrachten Drehmoment variiert. Die gewöhnliche Form einer Kette wird verwendet und demzufolge besitzt das Zahnrad Zähne auf seiner äußeren Oberfläche, die in die Zwischenräume zwischen den Kettengliedern eingreifen.
Die BE-A-75168 offenbart, gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 3, ein kreisförmiges Zahnrad oder eine Scheibe, die einen variablen Umfang besitzt und deshalb ein variables Übersetzungsverhältnis liefern kann. Der Zahnradrand ist aus ineinander eingreifenden Elementen gebildet, die zusammengequetscht werden können, um einen kleinen Umfang zu bilden, oder die auseinandergezogen werden können, um einen großen Umfang zu bilden. Der Rand ist auf einer zentralen Nabe über Federn befestigt. Die vorgeschlagene Erfindung liefert nun eine zuverlässige, kostengünstige und einfache, mechanische Lösung, um ein umschaltbares Zahnrad- bzw. Gangsystem mit kontinuierlichem Verhältnis zu bilden.
Die vorliegende Erfindung schafft einen Zweirad-Übersetzungsmechanismus, der einen Antriebsmechanismus mit variablem Verhältnis besitzt, der mindestens eine Scheibe in der Form einer Spiralfeder, deren effektiver Radius in einer stufenlosen Art und Weise variabel ist, und ein endloses ein Drehmoment übertragendes Element, durch das ein Drehmoment auf die Scheibe aufgebracht oder von dieser erhalten wird, umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß das endlose ein Drehmoment übertragendes Element ein Riemen oder eine Kette ist, der bzw. die Vorsprünge darauf besitzt, und daß die Spiralfeder ein Band ist, das Vertiefungen darin besitzt, die so angeordnet sind, um mit den Vorsprüngen zusammenzuwirken.
Der Vorteil dieser Anordnung ist derjenige, daß das Spiralband mit Löchern relativ einfach herzustellen ist, wenn dieses mit einem Spiralband verglichen wird, das Zähne besitzt. Weiterhin würden Zähne, die auf einem Spiralband vorgesehen sind, die Flexibilität des Bands in einem Ausmaß reduzieren, wo das Spiralband nicht adäquat auf ein erhöhtes Drehmoment ansprechen kann, wogegen ein Band mit Löchern vollständig flexibel verbleibt.
Die Riemenscheibe könnte das mittels Pedal angetriebene Zahnrad eines Fahrradkettenantriebsmechanismus sein, wobei in einem solchen Fall ein Drehmoment über die Pedale, oder das angetriebene Zahnrad, aufgebracht wird, wobei in einem solchen Fall ein Drehmoment über die Kette selbst aufgebracht wird.
Die Feder ist vorzugsweise in einer Richtung entgegengesetzt zu deren Drehrichtung gewickelt.
Ein anderer Aspekt der Erfindung schafft einen Zweirad-Übersetzungsmechanismus, der mindestens eine Scheibe, die auf einer Achse mittels sich radial erstreckender, komprimierbarer Elemente befestigt ist, wodurch der effektive Radius der Scheibe in einer stufenlosen Art und Weise variabel ist; und eine Kette oder einen Riemen zum Aufbringen eines Drehmoments auf die Scheibe oder zum Erhalten eines Drehmoments von der Scheibe umfaßt; gekennzeichnet dadurch, daß die Scheibe eine steife, kreisförmige Felge besitzt, wodurch, ohne eine aufgebrachte Kraft, die Scheibe zu der Achse exzentrisch ist, und wobei sich mit einer aufgebrachten Kraft eine Kompression einiger der Elemente folgt, während andere dazu gebracht werden, gedehnt zu werden, so daß die Scheibe konzentrisch in Bezug auf die Achse ist.
Die komprimierbaren Elemente können Federn aufweisen.
Der Radius jedes Zahnrads oder jeder Scheibe in dem Mechanismus gemäß dieser Erfindung kann so ausgelegt werden, daß er sich in Abhängigkeit eines aufgebrachten Drehmoments variiert. Alternativ, oder zusätzlich, können Mittel zum Variieren des effektiven Radius der Scheibe unabhängig des aufgebrachten Drehmoments vorgesehen sein. Zum Beispiel kann eine Führungsrolle vorgesehen sein, um sich gegen die Umfangsoberfläche der Scheibe mit variablem Radius anzulegen. Die Rolle kann zu der Drehachse der Scheibe hin oder von dieser weg bewegbar sein, um deren effektiven Radius zu variieren. In der Version der Erfindung mit "steifem Rand" kann die Übertragung von einem Zahnrad zu einem anderen durch einen direkten Eingriff zwischen Zahnrädern oder Scheiben erreicht werden. Die Übertragung einer Bewegung von einem Zahnrad zu einem anderen kann über ineinander eingreifende Zähne erfolgen. Das andere Zahnrad oder die andere Scheibe kann auch in der Form einer Spirale vorliegen. Wie vorstehend angemerkt ist, wird das Drehmoment bevorzugt auf das Zahnrad mittels eines Riemens oder einer Kette aufgebracht oder davon erhalten.
Ein Mechanismus gemäß der Erfindung umfaßt vorzugsweise zwei Zahnräder oder Scheiben, eines das antreibt und eines das angetrieben wird, die mit einem Riemen oder einer Kette verbunden sind. Eines oder beide der Zahnräder können einen verkleinerbaren Radius haben, wie dies vorstehend beschrieben ist. Demzufolge kann irgendeine Kombination von Zahnradtypen, wie sie vorstehend beschrieben sind, in einem Antriebsmechanismus gemäß dieser Erfindung vorgesehen werden.
Ausführungsformen der Erfindung werden nun nur anhand eines Beispiels und unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben werden, in denen:
Fig. 1 (a) zeigt ein schematisches Diagramm eines typischen Fahrradkettenantriebssystems, wie es vorstehend beschrieben ist;
Fig. 1(b) stellt die Kettenantriebsscheibe der Fig. 1(a) in einem Seitenaufriß dar;
Fig. 2(a) zeigt ein schematisches Diagramm eines ersten Antriebsmechanismus gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2(b) stellt die Kettenantriebsscheibe der Fig. 2(a) in einem Seitenaufriß dar;
Fig. 3 zeigt ein schematisches Diagramm eines zweiten Antriebsmechanismus gemäß der Erfindung;
Fig. 4(a), (b), (c) und (d) stellen verschiedene Typen eines Riemenantriebs dar, die in der Erfindung verwendet werden können, wie folgt:
Fig. 4(a) zeigt eine Querschnittsansicht einer Form eines Riemenantriebs, der in der vorliegenden Erfindung verwendbar ist;
Fig. 4(b) zeigt eine Querschnittsansicht eines typischen Kettenantriebs;
Fig. 4(c) zeigt eine Querschnittsansicht eines alternativen Kettenantriebs;
Fig. 4(d) stellt einen anderen Kettenantrieb in einer Draufsicht und einem Querschnitt dar;
Fig. 5 zeigt ein schematisches Diagramm eines dritten Antriebsmechanismus gemäß der Erfindung;
Fig. 6(a) zeigt ein schematisches Diagramm eines vierten Antriebsmechanismus gemäß der Erfindung, wobei kein Drehmoment aufgebracht ist;
Fig. 6(b) zeigt ein schematisches Diagramm des Mechanismus der Fig. 6(a) mit einem aufgebrachten Drehmoment;
Fig. 7 zeigt ein schematisches Diagramm eines alternativen Antriebsmechanismus, der keinen Teil der vorliegenden Erfindung bildet;
Fig. 8 zeigt ein schematisches Diagramm eines Antriebsmechanismus, der zwei Spiralscheiben umfaßt;
Fig. 9 stellt eine Form eines Zahnradeingriffs für die Anordnung der Fig. 8 dar; und
Fig. 10 zeigt ein schematisches Diagramm eines weiteren Antriebsmechanismus, der zwei Spiralscheiben umfaßt.
Wie zunächst die Fig. 2 zeigt, ist dort eine Antriebsscheibe oder ein Zahnrad 10 und eine Senke oder eine angetriebene Scheibe oder ein angetriebenes Zahnrad 11 dargestellt. Eine Drehbewegung der Antriebsscheibe 10 wird auf die angetriebene Scheibe 11 über eine Kette oder einen Riemen 12, gestützt durch ein Spannrad 13, übertragen. In der besonderen Anordnung, die dargestellt ist, dreht sich die Antriebsscheibe 10 in Gegenuhrzeigerrichtung im Gebrauch, um eine Bewegung in Gegenuhrzeigerrichtung der angetriebenen Scheibe 11 zu bewirken. Die Antriebsscheibe 10 besitzt die Form einer Spiralfeder, die sich in Uhrzeigerrichtung von deren Mitte aus windet (d. h. entgegengesetzt zu der Drehrichtung unter Gebrauch). Eine sich erhöhende Kraft F (da die Quelle, z. B. ein Fahrer, mehr Energie zuführt) wird bewirken, daß die Spirale kollabiert, d. h. mehr Windungen bildet, und demzufolge wird der Radius r reduziert werden. Dieser reduzierte Radius r gegenüber dem festgelegten Radius R führt zu einem geänderten Übersetzungsverhältnis. Die Mitte der Spirale ist auf einer Achse (nicht dargestellt) an deren Mitte festgelegt, wobei die Achse den Energieeingang in die spiralförmige Antriebsscheibe bildet. In der Anordnung der Fig. 2 ist der Durchmesser der Antriebsscheibe 10 variabel und der Durchmesser der Lastriemenscheibe 11 ist fixiert.
In dem Fall einer Anwendung der Anordnung der Fig. 2 bei einem Fahrrad wird sich der Radius r konstant und kontinuierlich (stufenlos) zusammen mit dem Drehmoment, das über die Pedale durch den Fahrradfahrer zugeführt ist, variieren.
Die Anordnung, die in Fig. 3 dargestellt ist, ist identisch zu der Anordnung, die in Fig. 2 dargestellt ist, mit der Ausnahme, daß sie eine zusätzliche Führungsrolle 14 umfaßt, die so dargestellt ist, daß sie sich gegen die äußere Oberfläche des Antriebszahnrads 10 anlegt. Die Führungsrolle ist so angeordnet, daß sie manuell zu der Mitte des Antriebszahnrads hin oder von diesem weg bewegt werden kann. Zum Beispiel kann sie drehbar und gleitbar auf einem Tragearm befestigt sein, der sich radial von der Mitte der Spirale erstreckt, wobei der Arm so angeordnet ist, daß er stationär ist, wenn sich das Zahnrad 10 dreht.
Wenn kein Drehmoment aufgebracht ist (keine Zugkraft F), definiert die Positionsführungsrolle 14 den Radius des Antriebszahnrads 10. Der Spiralradius kann schrumpfen oder sich erweitern, und zwar in Abhängigkeit von der Position der Führungsrolle 14. Wenn Drehmoment auf den Mechanismus aufgebracht wird, wird sich die Kraft der Spirale gegen die Führungsrolle reduzieren, wenn sich das Drehmoment erhöht, und bei einem be stimmten Kraftniveau wird die Spirale von der Führungsrolle 14 außer Eingriff gelangen und von dort an wird die automatische, stufenlose Einstellung des Übersetzungsverhältnisses so arbeiten, wie dies vorstehend unter Bezugnahme auf Fig. 2 beschrieben ist. Die Position der Führungsrolle begrenzt das maximale Übersetzungsverhältnis (r/R). Eine manuelle Bewegung der Führungsrolle zu der Mitte der Spirale hin wird das stufenlose Übersetzungsverhältnis "Überlaufen", definiert durch das Drehmoment oder die Zugkraft F. Demzufolge kann, in dem Fall eines Fahrradantriebs, der Fahrradfahrer ein noch niedrigeres Übersetzungsverhältnis als dasjenige auswählen, das durch den automatischen Mechanismus vorgesehen ist. Der Fahrer hat eine größere Kontrolle über die Auswahl des Übersetzungsverhältnisses.
Es wird nun ersichtlich werden, daß mit einer geeigneten Auswahl der Elastizität der Feder und anderer Komponenten des Systems die stufenlose Variation des Übersetzungsverhältnisses gänzlich manuell erreicht werden kann, und zwar unabhängig des aufgebrachten Drehmoments.
Alternativ könnte in einer anderen Anwendung die Übersetzungsverhältnisauswahl durch Parameter definiert werden, die von einer Maschinensteuerung zum Beispiel geliefert werden. Zum Beispiel könnte, in einem Motorfahrzeug, das geeignete Zahnrad bzw. der Gang automatisch basierend auf Faktoren ausgewählt werden, wie beispielsweise Minimierung von Abgas, Verbrennungscharakteristika und momentanen Bedingungen, wie beispielsweise Temperatur und Höhe.
In der Anordnung der Fig. 2 und 3 gemäß der Erfindung sind die äußere Oberfläche der Spiralantriebsscheibe 10 und/oder der angetriebenen Scheibe 11 mit Nuten 15 vorgesehen, um mit entsprechenden Vorsprüngen 16 einzugreifen, die auf dem Riemen 12 vorgesehen sind, wie in Fig. 4 (a) dargestellt ist. Alternativ könnten die äußeren Oberflächen der Scheiben 10 und/oder 11 Zähne 17 für ein Eingreifen zwischen den Gliedern 18 einer Kette, die den Antriebsriemen bildet, tragen, wie in Fig. 4(b) dargestellt ist. Allerdings kann die Vorsehung der Vorsprünge oder Zähne auf einer Spiralscheibe wesentlich die Flexibilität reduzieren, und deshalb die Effektivität der Scheibe beim Ansprechen auf Änderungen des Drehmoments. Alternativ könnten die zueinander zuweisenden Oberflächen der Scheibe 10 und des Antriebsriemens 12 einfach aufgerauht sein, um einen reinen Reibungsantrieb zu schaffen. In einer weiteren Alternativen könnte die "Kette" Zähne tragen oder könnte eine Reihe von Stahlkugeln 25 aufweisen, die durch ein Stahlseil oder einen Draht 26 verbunden sind, oder ein anderes, festes, flexibles Material, wie dies in Fig. 4(c) dargestellt ist, aufweisen. Die Umfangsoberflächen der oder jeder Scheibe 10, 11 könnten mit Löchern 27 versehen sein, um die Zähne oder die Kugeln 25 aufzunehmen. Zum Beispiel könnte die Spirale 10 in der Form eines Stahlbands vorliegen, das mit den Löchern 27 zum Zusammenwirken mit den Vorsprüngen auf der Kette, vorgesehen durch die Kugeln 25, versehen ist. Die Fig. 4(d) stellt eine leicht verfeinerte Version dar, bei der eine Nut 28, um die Schnur 26 aufzunehmen, ebenso wie Löcher 27 zum Aufnehmen der Kugeln vorgesehen sind. Das Spiralband mit den Löchern 27 ist relativ leicht herzustellen und behält eine volle oder erhöhte Flexibilität bei, wenn mit einem Band ohne Löcher verglichen wird.
Wie in Fig. 5 dargestellt ist, könnten sowohl die Lastscheibe 11 als auch die Antriebsscheibe 10 in der Form von Spiralfedern vorliegen, um so den verfügbaren Bereich von Übersetzungsverhältnissen (r1/r2) zu erhöhen. Beide Spiralen könnten mit einer einstellbaren Führungsrolle versehen sein, wie dies in Fig. 3 dargestellt ist.
Die Änderung des Radius r in Bezug auf die Kraft F kann linear oder nicht linear gestaltet werden, um die Energiezufuhrcharakteristik anzupassen. Das nicht lineare Verhalten kann leicht durch Variieren der Dicke S der Spirale zusammen mit deren Länge gebildet werden.
Das Spiral-Design der Fig. 2 und 4 ist ein sehr ökonomisches Design und könnte sehr nützlich bei Zweiradübersetzungsanwendungen sein. Andere Antriebsmechanismen gemäß der Erfindung werden nun unter Bezugnahme auf die Fig. 6 bis 10 beschrieben. In dem Beispiel der Fig. 6 besitzt die Antriebsscheibe 12 eine kreisförmige Felge 20, die mit einer zentralen Nabe oder Achse 21 über eine Reihe von Federn 22 verbunden ist, die als Speichen zum Tragen der Felge 22 dienen. Die Federn 22 können komprimiert werden, um deren Länge zu verkürzen. Die Anordnung ist derart, daß, ohne irgendeine aufgebrachte Kraft, wie in Fig. 6(a) dargestellt ist, die Felge 20 konzentrisch zu der Achse 21 ist. Eine sich erhöhende Kraft F bewirkt, daß die Federn komprimiert werden, was bewirkt, daß die Felge 20 nach innen kollabiert, was den effektiven Radius der Scheibe und demzufolge das effektive Übersetzungsverhältnis reduziert. Die sich entwickelnde Kraft F, die von dem Eingangsdrehmoment resultiert, bringt die Balance der Federn aus der Mitte, was demzufolge den das Drehmoment definierenden Radius r reduziert (der sich von der Achse zu dem Zugpunkt des Riemens oder der Kette hin erstreckt). Die Felge 20 ist steif, so daß sie deren kreisförmige Form beibehält.
Fig. 6b stellt die Konfiguration dar, mit einem Drehmoment aufgebracht. Die steife Felge 20 erscheint so, daß sie in Bezug auf die Drehachse fließt. Einige der Federn 22 sind komprimiert, um den effektiven Radius zu reduzieren, während andere dazu gebracht werden, sich zu dehnen. Wiederum kann eine Führungsrolle für eine manuelle Variation des Antriebsverhältnisses, wie bei dem Beispiel der Fig. 3, vorgesehen sein, ob nun die Felge 20 steif oder flexibel ist.
Fig. 7 stellt eine weitere, alternative Anordnung dar, in der die Antriebsscheibe 11 mit einer Reihe von gebogenen Elementen 30 um deren Umfang herum versehen ist. Nur ein Element 20 ist dargestellt, allerdings würden in der Praxis mehrere vorgesehen werden, die gleichmäßig um die Scheibe herum beabstandet sind. Jedes Element 30 ist schwenkbar an der Scheibe nahe deren äußerer Oberfläche an einem Punkt angrenzend an ein Ende der gebogenen Oberfläche 32 jedes Elements 30 befestigt. Die gebogenen Elemente sind radial nach außen mittels Federn 31 vorgespannt, die sich von einem Punkt nahe dem äußeren Ende der gebogenen Oberfläche 32 zu einem Punkt auf der Scheibe 12, von dem Schwenkpunkt beabstandet, erstrecken. Wie bei den zuvor beschriebenen Anordnungen werden, je größer die Kraft F ist, desto stärker die Federn 31 komprimiert, um den effektiven Radius der Scheibe und demzufolge das effektive Zahnrad- bzw. Übersetzungsverhältnis zu reduzieren.
Fig. 8 stellt einen alternativen Antriebsmechanismus dar, bei dem sowohl ein Antriebszahnrad 10 als auch ein angetriebenes Zahnrad 11 die Form von Spiralfedern haben und direkt so in Eingriff gebracht sind, daß eine Bewegung von einem zu dem anderen, in derselben Art und Weise wie bei ineinander eingreifenden, verzahnten Zahnräder, übertragen wird. Demzufolge wird weder ein Riemen noch eine Kette benötigt. Ein Design einer geeigneten Oberfläche ist vorgesehen, um sicherzustellen, daß die Felgen der zwei Zahnräder nicht gegeneinander unter einem aufgebrachten Drehmoment schlupfen werden. Fig. 9 stellt ein mögliches Beispiel dar, bei dem eine Antriebsscheibe 10 vorspringende, mit Spitzen versehene Zähne (34) besitzt und eine Scheibe 11 liegt in der Form eines Spiralbands vor, das Löcher 35 besitzt. Die Anordnung, die in Fig. 4(a) dargestellt ist, würde auch geeignet sein.
In einer "riemenlosen" Anordnung sollten die Spiralen so angeordnet sein, um gegeneinander zu jedem Zeitpunkt zu pressen, gerade unter einem aufgebrachten Drehmoment, das dazu tendiert, deren Radii zu verringern. In der Anordnung der Fig. 10 sind die Zahnräder auf jeweiligen Armen 36, 37 montiert, die gleitbar auf einem Tragerahmen 38 befestigt sind und zueinander durch Mittel, die nicht dargestellt sind, vorgespannt sind. In der Anordnung der Fig. 8 bis 10 könnte das Übersetzungsverhältnis automatisch in Abhängigkeit eines aufgebrachten Drehmoments oder durch eine bestimmte andere, aufgebrachte Kraft, wie beispielsweise durch eine solche von einer oder mehreren Führungsrolle(n), wie dies in Fig. 3 dargestellt ist, geändert werden.
Es wird ersichtlich werden, daß eines oder beide der zwei spiralförmigen Zahnrädern, die in Fig. 10 dargestellt sind, durch andere Typen eines Zahnrads, wie dies vorstehend beschrieben ist, ersetzt werden könnten, insbesondere durch solche, die in den Fig. 6(a) und 6(b) dargestellt sind. Die Felgen der Zahnräder des Typs der Fig. 6 würden wahrscheinlich bestimmte Mittel benötigen, um zu verhindern, daß sie voneinander außer Eingriff gelangen, möglicherweise durch eine gewisse komplementäre Konstruktion oder mittels Zähnen und Löchern, wie es in Fig. 9 dargestellt ist.
Die verschiedenen Spiralzahnräder, die in den vorstehenden Anordnungen dargestellt sind, sind in übertriebener Form für eine bessere Klarheit dargestellt. In der Praxis werden die Enden der Spiralen weich zu der nächsten, inneren Spiralwindung gebogen sein, um eine "Stufe" in der äußeren Oberfläche zu vermeiden. Durch eine geeignete Formung könnte die letzte Windung jeder Feder so hergestellt sein, um sich leichter zu dem nächsten, inneren Spiralniveau zu biegen, um den Effekt einer "Stufe" zu vermeiden. Dieser Effekt könnte durch Variieren der Dicke des Materials in der letzten Windung unterstützt werden.

Claims

1. Zweirad-Übersetzungsmechanismus, der einen Antriebsmechanismus mit variablem Übersetzungsverhältnis besitzt, der mindestens eine Scheibe in der Form einer Spiralfeder (10, 11), deren effektiver Radius in einer stufenlosen Art und Weise variabel ist, und ein endloses, ein Drehmoment übertragendes Element, durch das ein Drehmoment auf die Scheibe aufgebracht oder von dieser erhalten wird, umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß das endlose, ein Drehmoment übertragende Element ein Riemen oder eine Kette (12) ist, der bzw. die Vorsprünge darauf besitzt, und daß die Spiralfeder ein Band ist, das Vertiefungen darin besitzt, die so angeordnet sind, um mit den Vorsprüngen zusammenzuwirken.

2. Mechanismus nach Anspruch 1, wobei die Feder in der Richtung entgegengesetzt zu deren Drehrichtung unter Verwendung gewickelt ist.

3. Zweirad-Übersetzungsmechanismus, der einen Antriebsmechanismus mit variablem Übersetzungsverhältnis besitzt, der mindestens eine Scheibe, die auf einer Achse (21) mittels sich radial erstreckender, komprimierbarer Elemente (22) befestigt ist, wodurch der effektive Radius der Scheibe in einer stufenlosen Art und Weise variabel ist, und eine Kette oder einen Riemen zum Aufbringen eines Drehmoments auf die Scheibe oder zum Erhalten eines Drehmoments von der Scheibe umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibe eine steife, kreisförmige Felge besitzt, wodurch, ohne eine aufgebrachte Kraft, die Scheibe konzentrisch zu der Achse ist, und wobei mit einer aufgebrachten Kraft eine Kompression einiger der Elemente (22) folgt, während andere dazu gebracht werden, sich zu dehnen, so daß die Scheibe exzentrisch in Bezug auf die Achse (21) ist.

4. Mechanismus nach Anspruch 3, wobei die komprimierbaren Elemente Federn aufweisen.

5. Mechanismus nach Anspruch 3 oder 4, wobei die Scheibe in eine andere Scheibe eingreift.

6. Mechanismus nach Anspruch 5, wobei die andere Scheibe dieselbe Form wie die erste, erwähnte Scheibe hat.

7. Mechanismus nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Riemen oder die Kette die Scheibe mit einer weiteren Scheibe verbindet.

8. Mechanismus nach Anspruch 5, 6 oder 7, wobei der effektive Radius der weiteren Scheibe in einer stufenlosen Art und Weise variabel ist.

9. Mechanismus nach einem vorhergehenden Anspruch, der Mittel zum Variieren des effektiven Radius der Scheibe unabhängig des aufgebrachten Drehmoments umfaßt.

10. Mechanismus nach Anspruch 9, wobei das den Radius variierende Mittel eine Führungsrolle aufweist, die sich gegen die Umfangsoberfläche der Scheibe anlegt.

11. Mechanismus nach Anspruch 10, wobei die Führungsrolle in Bezug auf die Drehachse der Scheibe bewegbar ist.

12. Mechanismus nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei der Radius der oder jeder Scheibe so ausgefegt ist, um sich in Abhängigkeit eines aufgebrachten Drehmoments zu variieren.