DE69808593T2 - Verstelleinrichtung für ein stufenloses getriebe - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Verstelleinrichtung für ein stufenloses Getriebe, das heisst für ein Getriebe mit einem allmählich veränderbaren Übersetzungsverhältnis. Die vorliegende Verstelleinrichtung ist anwendbar bei Getrieben enthaltend eine Antriebsscheibe und eine angetriebene Scheibe, miteinander verbunden durch einen Riemen von vorzugsweise trapezförmigem Querschnitt für die Übertragung der Bewegung zwischen den beiden Riemenscheiben. Wenigstens eine der Riemenscheiben hat einen Durchmesser, der allmählich verändert werden kann, um welche der Antriebsriemen gewunden ist und welche das Übersetzungsverhältnis bestimmt.
• Ausserdem kann die Verstelleinrichtung, auf welche sich die vorliegende Erfindung bezieht, erfolgreich bei jedem Typ von stufenlosem Getriebe mit einem Verhältnis eingesetzt werden, welches allmählich und stufenlos verändert werden kann, auch bei anderen Getriebearten als solche mit Riemen und Riemenscheiben, wie zum Beispiel bei Getrieben mit Kupplungsrädern mit oder ohne Zwischenelemente wie Kugeln, Scheiben usw.
• Die Vorrichtung wird insbesondere bei mechanischen Getrieben wie für Mopeds und kleine Motorroller angewandt, auf welche sich die nachstehende Beschreibung bezieht, ohne dabei den Anwendungszweck der Erfindung zu begrenzen.
• Bei den oben erwähnten mechanischen Getrieben des bekannten Typs, insbesondere für Mopeds und Motorroller verwendet, nachstehend der besseren Klarheit wegen als Getriebe bezeichnet, ist wenigstens eine Riemenscheibe auf solche Weise ausgeführt, dass sie zwei getrennte Scheiben enthält. Die genannte Riemenscheibe kann an der Antriebswelle montiert werden, wie es bei den meisten Motorrollern der Fall ist, oder an der Abtriebswelle, wie bei einigen Mopeds, obwohl das Funktionsprinzip dasselbe bleibt. Der Einfachheit halber wird hier auf die Version Bezug genommen, bei welcher die Riemenscheibe an der Antriebswelle montiert ist.
• Die beiden Scheiben der Riemenscheibe sind somit koaxial mit der Antriebswelle montiert, mit welcher sie umdrehungsmässig fest verbunden sind. Die äusseren Oberflächen der Scheiben sind so geformt, dass sie zusammen eine Rille zwischen sich beschreiben, welche das flexible Element aufnimmt. Ausserdem sind von den Scheiben die erste in einer feststehenden Position und die zweite auf solche Weise an der Antriebswelle montiert, dass sie gleiten kann, wobei sie sich entlang der Welle bewegt und dabei die Breite der Rille verändert und es dem flexiblen Element erlaubt, in verschiedenen Abständen von der Drehachse der Antriebswelle positioniert zu werden, denen die Veränderungen des Übersetzungsverhältnisses zwischen der Antriebswelle und der Abtriebswelle entsprechen.
• Um bei der gleichen, von dem Motor gelieferten Leistung das Moment und die Umdrehungsgeschwindigkeit der Abtriebswelle den augenblicklichen Fortbewegungsanforderungen des Fahrzeugs anzupassen, sehen die Getriebe des bekannten Typs automatische Verstellvorrichtungen vor, welche die notwendige Korrektur vornehmen, indem sie die Trägheitskräfte nutzen, die durch die Umdrehung der Antriebswelle auf Massen übertragen werden, die in geeignet ausgebildeten Bahnen beweglich sind, letztere eingearbeitet in die bewegliche Scheibe der Riemenscheibe, oder die Massen sind um ein Scharnier beweglich, und zwar auf solche Weise, dass sie wenigsten auf eine gleitbare Scheibe der Riemenscheibe wirken. Insbesondere, sobald die Umdrehungsgeschwindigkeit der Antriebswelle zunimmt, bewirken die Massen, dass sich die gleitbare Scheibe entlang der Drehachse bewegt, wobei sie den durch gegenwirkende elastische Reaktionselemente erzeugten Widerstand überwindet und somit das Verengen der Rille und die allmähliche Erhöhung des Abstandes zwischen dem Riemen und der Drehachse der Antriebswelle bewirkt; das Gegenteil geschieht, wenn die Geschwindigkeit der Antriebswelle abfällt und die elastischen Reaktionselemente, indem sie die Trägheitskräfte überwinden, ein anderes Gleichgewicht erzeugen, das der Verbreiterung der Rille und einer Reduzierung des Abstandes zwischen dem Riemen und der Drehachse entspricht.
• Getriebe des obengenannten Typs haben viele Vorteile, einschliesslich den ihrer ausgesprochen einfachen Konstruktion, ihres zuverlässigen, sicheren Betriebes, wobei das gesamte Getriebe kompakt und leicht ist. Jedoch ist die Geschwindigkeit der Fortbewegungsmittel unter den verschiedenen Umständen des Widerstandes bei der Fortbewegung während des Betriebes eng mit den Konstruktionsparametern des Getriebes verbunden, wobei keine Möglichkeit der Veränderung besteht noch der Regulierung der Leistung nach dem Ermessen und je nach den Anforderungen des Fahrers.
• Somit ist es unmöglich, das Getriebe eine Veränderung des Übersetzungsverhältnisses ausführen zu lassen, das anders ist als das durch die eigenen Konstruktionsmerkmale der die Massen enthaltenden Vorrichtung festgelegte. Da die Massen an der Antriebswelle angeordnet sind und sich mit dieser drehen, können sie der Antriebswelle eine Unwucht verleihen und ein grösseres Trägheitsmoment erzeugen, wobei sie den Wechsel der Geschwindigkeit des Verbrennungsmotors beeinflussen, weil sie die Wirkung eines zusätzlichen Schwungrades haben. Das Trägheitsmoment verändert sich je nach dem Abstand von der Drehachse, den die Massen haben, welche die bewegliche Scheibe steuern, so dass das Ansprechen des Verbrennungsmotors auf die Geschwindigkeitsveränderungen von der Position der Massen abhängt. Diese Wirkung muss vermieden werden, um unveränderliche Betriebseigenschaften des Verbrennungsmotors zu erhalten.
• In dem Dokument EP-0 558 752 ist ein stufenloses Getriebe in einem Fahrzeug beschrieben, das durch einen Antrieb wie eine Maschine und ein Motor läuft. Das stufenlose Getriebe enthält eine Antriebsscheibe, deren Rillenbreite durch ein Wechselradverhältnis verbreitert oder verengt wird, wobei die Schaltmittel einen Motor als Antriebsquelle benutzen, so dass das Wechselradverhältnis des stufenlosen Getriebes verändert werden kann. Der Motor wird gesteuert durch das Ansprechen von Ausgangssignalen von einem Sensor zum Öffnen der Drossel, einem Sensor der Motorumdrehungen und einem Sensor der Fahrzeuggeschwindigkeit.
• Zweck der vorliegenden Erfindung ist der, bei einem stufenlosen Getriebe eine Verstelleinrichtung zum Steuern einer weitreichenden und stufenlosen Veränderung des Übersetzungsverhältnisses vorzusehen, und zwar unabhängig von der Umdrehungsgeschwindigkeit der Antriebswelle. Bei einer vorgezogenen Ausführung kann die Veränderung des Übersetzungsverhältnisses durch den Fahrer je nach den speziellen Betriebsanforderungen des Fahrzeugs oder Fortbewegungsmittels gewählt und geregelt werden, an welchem das stufenlose Getriebe angebracht ist.
• Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung, verglichen mit den Getrieben mit Verstellung durch Massen, ist die grössere Nutzung der Oberflächen der Riemenscheiben, was bedeutet, dass eine Riemenscheibe mit dem gleichen Durchmesser benutzt werden kann, um eine weitreichendere Veränderung des Übersetzungsverhältnisses zu erhalten. Die technischen Eigenschaften der vorliegenden Erfindung, und in Übereinstimmung mit den vorgenannten Zwecken, sind in den nachstehenden Ansprüchen beschrieben, und die Vorteile der Erfindung gehen deutlicher aus der nachstehenden detaillierten Beschreibung hervor, und zwar unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen, welche eine vorgezogene Ausführungsform zeigen, und von denen
• - Abb. 1 eine schematische, perspektivische Gesamtansicht eines stufenlosen Getriebes zeigt, ausgestattet mit einer Einrichtung nach der vorliegenden Erfindung;
• - Abb. 2 ist einer zerlegte schematische, perspektivische Gesamtansicht in vergrösserter Form von der beschriebenen Einrichtung;
• - Abb. 3 ist ein schematisches funktionelles Blockdiagramm eines Bestandteils der beschriebenen Einrichtung;
• - Abb. 4 und 5 sind Seitenansichten von Einstellelementen an der Einrichtung, teilweise im Querschnitt gezeigt;
• - Abb. 6 und 7 zeigen eine Riemenscheibe, jeweils gesehen von ihrer Symmetrieachse her und in einem Querschnitt entlang der Linie VII-VII;
• - Abb. 8 und 9 sind zwei Querschnitte von einem Detail der beschriebenen Erfindung;
• - Abb. 10 zeigt ein Detail der beschriebenen Erfindung, gesehen aus der durch den Pfeil A in Abb. 2 angezeigten Richtung, mit einigen Teilen entfernt, um andere besser zu verdeutlichen;
• - Abb. 11 ist eine schematische Darstellung von einer anderen Ausführung der beschriebenen Einrichtung.
• Unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen zeigt die Abb. 1 ein stufenloses Getriebe 1, dazu bestimmt, eine mechanische Kraft von einer Antriebswelle 2 auf eine Abtriebswelle 3 zu übertragen, insbesondere bei einem hier nicht gezeigten Motorroller oder Moped.
• Das stufenlose Getriebe 1 enthält im wesentlichen ein flexibles Element 4 und ein Paar von Riemenscheiben 5, 6, von denen die erste auf die Antriebsweile 2 aufgezogen ist, während die andere an der Abtriebswelle 3 montiert ist. Das flexible Element 4, bestehend aus einem Riemen mit einem trapezförmigen Querschnitt, ist auf die Riemenscheiben 5, 6 aufgezogen, welche es dicht anliegend umgibt, so dass eine ausreichende Reibung zwischen diesen und dem flexiblen Element 4 erzeugt wird, um die Bewegung von der Antriebswelle 2 auf die Abtriebswelle 3 zu übertragen.
• Die mit der Antriebswelle 2 verbundene Riemenscheibe 5 (Abb. 2) enthält getrennte erste und zweite Scheiben 7 und 8, welche stumpfkegelförmige äussere Oberflächen 7a, 8a haben. Die Scheiben 7, 8 sind koaxial an der Antriebswelle 2 montiert, wobei deren äussere Oberflächen 7a, 8a sich gegenüberliegend angeordnet sind und diese zusammen eine dazwischen liegende Rille 9 eingrenzen, in welcher das flexible Element 4 auf solche Weise aufgenommen ist, dass dessen Seiten 4e Kontakt mit den äusseren Oberfläche 7a und 8a der Scheiben 7 und 8 haben. Die erste Scheibe 7 hat eine mittlere Nabe 31, mit Hilfe welcher die Scheibe 7 an einem Endzapfen 32 der Antriebswelle 2 montiert ist, an diesem befestigt durch das Festziehen einer Mutter 33, welche die Nabe 31 gegen einen feststehenden Anschlag drückt, gebildet aus einer zylindrischen Buchse 34, die koaxial an der Antriebswelle 2 montiert ist und entlang der Drehachse 2a letzterer mit einem Anschlag 2b der Antriebswelle 2 Kontakt hat.
• Die zylindrische äussere Oberfläche der Buchse 34 hat genutete Sitze 35 (Abb. 8 und 9), die in Längsrichtung zu der Drehachse 2a der Antriebswelle 2 ausgerichtet sind. Ausserdem kann die innere Oberfläche der Buchse 34 Nuten haben, die sich mit denen an der Antriebswelle 2 ergänzen, so dass sie fest mit letzterer verbunden ist.
• Die zweite Scheibe 8 hat eine mittlere Nabe 36 mit längsverlaufenden internen Nuten 37, ähnlich wie jene der Buchse 34, jedoch kürzer. Die Nabe 36 ist koaxial und auf solche Weise montiert, dass sie auf der Buchse 34 gleiten kann, mit welcher sie durch Gleitfedern 38 verbunden ist, die parallel zu der Drehachse 2a der Antriebswelle 2 ausgerichtet sind, zum Teil in den genuteten Sitzen 35 der Buchse 34 aufgenommen und zum Teil in den internen Nuten 37 der Nabe 36 der zweiten Scheibe 8.
• Wenn die Nabe 33 befestigt ist, sind die Antriebswelle 2, die Buchse 34 und die erste Scheibe 7 fest miteinander verbunden und können sich zusammen um die Drehachse 2a der Antriebswelle 2 drehen. Da die zweite Scheibe 8 mit Hilfe der Gleitfedern 38 an die Buchse 34 angeschlossen ist, ist sie während der Umdrehung um die Drehachse 2a ebenfalls mit der Antriebswelle 2 verbunden, bleibt jedoch frei, in Längsrichtung zu der Antriebswelle 2 zu gleiten. Diese verhältnismässige Bewegungsfreiheit erlaubt es der Scheibe 8, sich auf der Buchse 34 zu verschieben, wobei eine Veränderung der Breite der Rille 9 ermöglicht ist, welche das flexible Element 4 aufnimmt, und folglich die Veränderung des Übersetzungsverhältnisses des stufenlosen Getriebes 1, abhängig von den Abständen von der Drehachse 2a, die durch das flexible Element in den verschiedenen Positionen eingenommen werden, ermöglicht durch die Breite der Rille 9, die sich aus dem jeweiligen Abstand zwischen den beiden Scheiben 7 und 8 ergibt.
• Das Gleiten der zweiten Scheibe 8 entlang der Buchse 34 wird gesteuert durch einen linearen Schubantrieb, der insgesamt mit der Nummer 10 bezeichnet ist und im wesentlichen ein Paar von Verschiebeelementen 11, 12, Antriebsmittel 19, 20 für die Verschiebeelemente und Steuermittel 24 enthält, die entsprechend an die Antriebsmittel 19, 20 angeschlossen sind.
• Die Verschiebeelemente 11, 12 sind rohrförmige Muffen, die koaxial an der Antriebswelle 2 montiert sind. Eine erste Muffe 11 enthält ein Schubende 11r, welches mit Hilfe eines Radial- und Drucklagers 45 in eine ergänzende Vertiefung 11c greift, die in die Scheibe 8 der ersten Riemenscheibe 5 eingearbeitet ist, und zwar auf der entgegengesetzten Seite von der dem flexiblen Element 4 zugewandten.
• Das Lager 45 ist auf solche Weise an dem Schubende 11r und im Inneren der Vertiefung 11c der Scheibe 8 montiert, zum Beispiel durch Presspassungen, dass die Scheibe 8 und die erste Muffe 11 eine Einheit bilden, welche in fester Verbindung in einer axialen Richtung im Verhältnis zu der Buchse 34 gleiten kann, jedoch ist die Scheibe 8 in der Lage, sich im Verhältnis zu der ersten Muffe 11 zu drehen. Die Abtriebswelle eines Elektromotors 19 ist mit einem Ritzel 52 versehen, welches wiederum in ein Zahnrad 51 greift, und zwar mit Hilfe eines Paares von koaxialen Zahnrädern 53, 54. Letztere sind auf solche Weise ausgelegt, dass sie die Umdrehung der Abtriebswelle des Elektromotors 19 weiter reduzieren. Das Zahnrad 51 trägt eine Glocke 20a, die mit Mitnehmermitteln 21, 22 für die Muffe 11 versehen ist. Im Inneren der Glocke 20a befindet sich die Muffe 11, welche mit Hilfe der Mitnehmermittel 21, 22 in Längsrichtung zu der Glocke 20a gleiten kann. Die Muffe 11 ist daher in der Umdrehung fest mit der Glocke 20a verbunden, kann aber im Verhältnis zu letzterer in Längsrichtung gleiten.
• Die Scheibe 8 enthält ebenfalls (Abb. 10) eine Kupplung, die insgesamt mit der Nummer 14 bezeichnet ist. Diese Kupplung erlaubt die Verbindung der Muffe 11 mit der Scheibe 8 und somit des Elektromotors 19 mit der Antriebswelle 2, wodurch der Verbrennungsmotor mit Hilfe des Elektromotors 19 gestartet werden kann, wie nachstehend besser erklärt wird. Die Kupplung 14 besteht aus einem leerlaufenden Rad, das ein Kegelrad 42 enthält, welches Wälzelemente 40, die Scheibe 8 mit einigen, im wesentlichen entlang einer zylindrischen Oberfläche angeordneten Wänden 41 und das Ende 11r der Muffe 11 trägt. Die Wälzelemente 40 sind zwischen der zylindrischen äusseren Oberfläche des Endes 11r und den Wänden 41 angeordnet. Wenn das Ende 11r sich im Verhältnis zu der Scheibe 8 in der Richtung dreht, welche die Wälzelemente 40 in Kontakt mit den Wänden 41 bringt, indem sie über diese rollen, und da die Wände 41 der Scheibe 8 angewinkelt sind mit einer Reduzierung des Durchmessers der zylindrischen Oberfläche, blockieren die Wälzelemente 40 die Muffe 11 an der Scheibe 8 und verbinden diese fest miteinander. Wenn sich die Muffe 11 und die Scheibe 8 in entgegengesetzter Richtung drehen, sind sie frei, sich im Verhältnis zueinander zu drehen, da die Wälzelemente 40 sich von den Wänden 41 entfernen.
• Wenn der Verbrennungsmotor gestartet wird, bringt der Elektromotor 19 das Zahnrad 51, die Glocke 20a und somit die Muffe 11 zum Drehen. Das Ende 11r letzterer bewirkt das Einrasten der Kupplung 14, welche mit Hilfe der Scheibe 8, der Gleitfedern 38 und der Buchse 34 die Antriebswelle 2 zum Drehen bringt und so den Verbrennungsmotor startet. Das zweite Verschiebeelement 12 ist eine Muffe, welche zum Beispiel durch Presspassungen an einem rohrförmigen Vorsprung 13a der feststehenden Wand 13 des Gehäuses des Getriebes 1 befestigt ist.
• Die rohrförmigen Muffen 11, 12 (Abb. 4 und 5) sind jeweils mit einem Innengewinde 15 und einer Leitschraube 16 versehen, wie auch mit ringförmigen Rillen 17a, 17b, deren Durchmesser jeweils grösser als und kleiner als der Kerndurchmesser des Innengewindes 15 und der Leitschraube 16 ist. Die Rillen 17a, 17b sind in Längsrichtung innen und angrenzend an das Innengewinde 15 und die Leitschraube 16 positioniert. Wenn die Muffen 11, 12 zusammengeschraubt sind, befindet sich der Teil der Leitschraube 16 in der Rille 17a und der Teil des Innengewindes 15 im Inneren der Rille 17b. Die beiden Muffen 11, 12 sind daher frei, sich im Verhältnis zueinander zu drehen.
• Die rohrförmigen Muffen 11, 12 sind koaxial an der Antriebswelle 2 montiert, sind teleskopisch miteinander verbunden durch den Ein griff des Innengewindes 15 mit der Leitschraube 16 und enthalten ebenfalls wenigstens ein elastisches Gegendruckelement 18, das zwischen den Muffen 11 und 12 angeordnet ist.
• Das elastische Gegendruckelement 18 übt eine direkte Wirkung parallel zu der Drehachse 2a aus und ist auf solche Weise ausgelegt, dass es die Muffen 11, 12 voneinander entfernt.
• Die Antriebsmittel für die Muffen 11, 12 enthalten eine Drehkupplung 20 sowie der Kupplung zugeordnete Betätigungsmittel. Die Kupplung 20 enthält die zylindrische, rohrförmige Glocke 20a, in welcher die an der zweiten Scheibe 8 der ersten Riemenscheibe 5 befestigte Verschiebemuffe 11 gelagert ist.
• Die Glocke 20a ist mit Mitnehmermitteln 21, 22 versehen, dazu bestimmt, die an der zweiten Scheibe 8 der ersten Riemenscheibe 5 befestigte Muffe 11 zusammen mit dieser in Umdrehung um die Antriebswelle 2 zu versetzen; diese dienen ebenfalls dazu, es der Muffe 11 zu erlauben, sich frei entlang der Drehachse 2a der Antriebswelle 2 zu bewegen. Solche Wirkungen werden vorzugsweise erhalten durch Schlitze 21, die in die Glocke 20a eingearbeitet und in Längsrichtung zu der Antriebswelle 2 ausgerichtet sind, in welche radial aus der Seite der Muffe 11 herausragende Zapfen 22 auf solche Weise eingreifen, dass sie gleiten können.
• Die Kupplung 20 hat ein Zahnrad 51, in welches ein Ritzel 52 des Antriebsmittels unter Verwendung eines Paares von Zwischenrädern 53, 54 eingreift. Wie nachstehend deutlicher erklärt wird, kann das Antriebsmittel der Anlasser 19 des Verbrennungsmotors sein, der das Moped oder den Motorroller antreibt.
• Die Steuermittel enthalten eine elektronische Schaltplatte 24, die schematisch in Abb. 3 gezeigt ist, die auf einer Seite mit den Speisungspolen x, y des Elektromotors 19 verbunden ist und auf der anderen Seite mit wenigstens einem Sensor 26 und zwei monostabilen Drucktasten 25, benutzt zum Ein- und Ausschalten der Geschwindigkeitsregulierung des stufenlosen Getriebes 1. Die Drucktasten 25 (welche durch eine gleichwertige Drucktaste von bistabilem Typ ersetzt werden können) sind im Falle eines Fortbewegungsmittels, bestehend aus einem Moped oder Motorroller, an dem Lenker angeordnet. Wenn eine der beiden Drucktasten 25 aktiviert ist, bewirkt die elektronische Schaltplatte 24, dass sich der Motor 19 in einer bestimmten Richtung dreht. Wenn die andere Drucktaste 25 aktiviert ist, ist die Polarität des Motors 19 umgekehrt und der Motor 19 wird auf solche Weise gespeist, dass er sich in der entgegengesetzten Richtung dreht. Die Platte 24 enthält eine Filtereinheit 57 zum Beseitigen jeder, von den Drucktasten 25 und dem Sensor 26 kommenden elektrischen Störung, eine Mikroprozessoreinheit 58, die an die Filtereinheit 57 angeschlossen ist, eine Aktiviereinheit 59, angeschlossen an die Mikroprozessoreinheit 58 und von dieser gesteuert zum Aktivieren der Relais 60 und eines Relais 61. Die Relais 60 aktivieren den Elektromotor 19 in beiden Drehrichtungen. Das Relais 61 aktiviert die Bremse 31 (falls vorhanden), die an dem Elektromotor 19 vorgesehen sein kann, und welche den Elektromotor 19 am plötzlichen Drehen hindert, wenn er nicht eingeschaltet ist, zum Beispiel aufgrund von Vibrationen. Der Sensor 26 übersendet an den Eingang der Schaltplatte 24 die Winkelposition des Zahnrades 51. Zum Beispiel ist der in Abb. 2 gezeigte Sensor 26 ein Sensor mit Halleffekt, welcher den Durchlauf von Magneten 27 erfasst, die an dem Zahnrad 51 angeordnet sind. In dem gezeigten Beispiel sind vier Magneten 27 vorhanden, die mit 90º zueinander angeordnet sind und das Erfassen von Umdrehungen von 180º des Zahnrades 51 erlauben. Das Erfassen der Winkelbewegung des Zahnrades 51 ermöglicht auf indirekte Weise das Erfassen der Position der gleitenden Scheibe 8 und daher auch das Ablesen des Übersetzungsverhältnisses. Natürlich können andere Arten von Sensoren verwendet werden, zum Beispiel induktive Sensoren. Ausserdem kann die Position der gleitenden Scheibe 8 direkt durch einen geeigneten linearen Sensor 126 erfasst werden, wie in Abb. 11 gezeigt ist. Der Sensor 26 (oder 126) erlaubt es, dass die Mikroprozessoreinheit über das augenblicklich erreichte Übersetzungsverhältnis informiert ist, und macht es möglich, mit Genauigkeit ein bestimmtes Übersetzungsverhältnis zu erreichen, unabhängig von dem Ladezustand der Batterie, die den Anlasser speist, dem Verschleiss von letzterem usw.
• Eine Beschreibung des Betriebes der Verstelleinrichtung 10 kann unter Bezugnahme auf die Abb. 2 gemacht werden, und zwar unter Beobachtung, dass, wenn eine der beiden Drucktasten 25 aktiviert ist, der Motor 19 die Kupplung 20 zum Drehen bringt, welche abhängig von der Drehrichtung das Aufschrauben (oder umgekehrt das Abschrauben) der gleitenden Muffe 11 an der feststehenden Muffe 12 bewirkt. Die Verschiebung der gleitenden Muffe 11, das vollkommen unabhängig von der Umdrehungsgeschwindigkeit der Antriebswelle 2 ist, geht so lange, wie die Drucktaste 25 durch den Fahrer gedrückt und gedrückt gehalten wird. Die an der zweiten Scheibe 8 der ersten Riemenscheibe 5 befestigte Muffe 11 bewegt sich entlang der Antriebsweile 2 und in Richtung der ersten, feststehenden Scheibe 7 (oder umgekehrt von dieser fort) und zwingt das flexible Element 4, sich von der Drehachse 2a zu entfernen (oder umgekehrt sich dieser zu nähern) und sich allmählich in einer Richtung radial zu den Scheiben 7, 8 zu bewegen, was einer allmählichen Veränderung des Übersetzungsverhältnisses des stufenlosen Getriebes 1 entspricht.
• Nach einer einfacheren Betriebsweise kann der Fahrer eine geringere oder grössere Veränderung der Geschwindigkeit des Fortbewegungsmittels einfach dadurch steuern, dass er die Drucktaste 25 für eine kürzere oder längere Dauer gedrückt hält. Wenn die Drucktaste 25 losgelassen wird, hält der Gleitantrieb der Verschiebeelemente 11, 12 an, die zweite Scheibe 8 der ersten Riemenscheibe 5 bleibt in der zuletzt erreichten Position im Verhältnis zu der ersten Scheibe 7 stehen und das Übersetzungsverhältnis des stufenlosen Getriebes 1 wird solange beibehalten, bis die anfangs betätigte Drucktaste 25 erneut gedrückt wird oder umgekehrt die andere Drucktaste 25 gedrückt wird. In letzterem Falle wird das Gleiten der Muffe 11 in der entgegengesetzten Richtung ausgelöst, so dass sie sich von der feststehenden Scheibe 7 fort bewegt und es dem flexiblen Element 4 erlaubt, tiefer in die Rille 9 einzutreten und die zweite Scheibe 8 der ersten Riemenscheibe 5 gegen das Schubende 11r der an die genannte Scheibe 8 angrenzenden Muffe 11 zu drücken. Für diese Betriebsweise ist der Sensor 26 nicht erforderlich.
• Nach einer anderen Betriebsweise entspricht einer jeden Betätigung der Drucktaste 25 eine bestimmte Bewegung der beweglichen Scheibe. Diese Bewegung wird durch den Sensor 26 erfasst. In diesem Falle speichert die Mikroprozessoreinheit 58 eine bestimmte Zahl von eingegebenen Positionen des Zahnrades 51 und somit der gleitenden Scheibe 8, zum Beispiel 5 oder 6 Positionen, welche ein herkömmliches Getriebe mit 5 oder 6 Gängen simulieren, die 5 oder 6 verschiedenen Übersetzungsverhältnissen entsprechen.
• Somit wird jedesmal, wenn die Drucktaste 25 gedrückt wird, das Übersetzungsverhältnis verändert. Die in der Mikroprozessoreinheit 58 enthaltenen Daten betreffend die verschiedenen Übersetzungsverhältnisse können ebenfalls verändert werden, sei es in Bezug auf die Zahl der Verhältnisse wie auch in Bezug auf die Verhältniswerte, und zwar durch Anschluss der Einheit 58 an einen externen Computer, der geeignet ist, das gespeicherte Programm zu ändern.
• Nach einer weiteren Betriebsweise wird das Getriebe auf eine allmähliche, automatische Weise aktiviert. In diesem Falle - siehe auch Abb. 3 - kann es notwendig sein, weitere Informationen durch andere Sensoren zu verhalten, zum Beispiel durch den Sensor 27 für die Fahrzeuggeschwindigkeit, den Sensor 28 für die Motordrehzahlen, den Sensor 29 für die Drosselposition usw. Hierbei sind verschiedene Betriebsweisen möglich: mit maximaler Beschleunigung, mit maximaler Geschwindigkeit, mit minimalem Verbrauch usw.
• Eine andere nützliche Funktion, die der Steuereinheit 24 hinzugefügt werden kann, ist die der Geschwindigkeitsbegrenzung und -einstellung. Diese Funktion kann durch den Fahrer des Fahrzeugs aktiviert werden oder auch durch Betätigung des Sensors 30 von aussen her, wozu ein Funksignal oder ein anderes geeignetes Signal verwendet wird, zum Beispiel, wenn das Fahrzeug auf eine Autobahn kommt oder in eine Stadt einfährt.
• In dem in Abb. 2 gezeigten Falle dreht sich der Verbrennungsmotor des Fahrzeugs in Gegenuhrzeigerrichtung (s. Richtung des Pfeiles dicht an dem Hohlring 51), weshalb zum Aktivieren der Verstelleinrichtung 10 mit Hilfe des Anlassers 19 das Innengewinde 15 und die Leitschraube 16 eine Linksdrehung haben müssen, das heisst ausgerichtet auf solche Weise, dass die gleitende Muffe 11 vollkommen auf die feststehende Muffe 12 aufgeschraubt wird, wenn die Drehkupplung 20 bewirkt, dass der Motor des Fahrzeugs gestartet wird. Unter solchen Umständen erreichen die gleitende Muffe 11 und die feststehende Muffe 12 das höchstmögliche gegenseitige Ineinanderschieben entlang der Drehachse 2a, während das Innengewinde 15 und die Leitschraube 16 einander freigeben und jeweils in die Rillen 17b und 17a in den beiden Muffen 11, 12 eintreten. Dieser Zustand erlaubt es der gleitenden Muffe 11, sich frei im Verhältnis zu der feststehenden Muffe 12 zu drehen und das Abschalten der Verstelleinrichtung 10 zu erlauben, so dass der Anlasser 19 benutzt werden kann, um den Motor in der oben erwähnten herkömmlichen Weise zu starten (in Gegenuhrzeigerrichtung). Ausserdem befinden sich die Scheiben 7 und 8 der ersten Riemenscheibe 5 im maximalen Abstand voneinander, welche immer die endgültige Konfiguration des stufenlosen Getriebes 1 sein mag, wenn der Motor des Fortbewegungsmittels anhält. Natürlich müssen die beiden Muffen 11, 12, wenn sich der Motor in Uhrzeigerrichtung dreht, ein rechtsdrehendes Gewinde haben.
• Da die Muffen 11, 12 mit dem jeweiligen Innengewinde 15 und der Leitschraube 16 durch die Wirkung des elastischen Gegendruckelementes 18 axial im Kontakt miteinander gehalten werden, wird beim Umkehren der Drehrichtung der beweglichen Muffe 11 im Verhältnis zu der feststehenden Muffe 12 unverzüglich der Eingriff zwischen der Mutterschraube 15 und der Leitschraube 16 wiederhergestellt, während der Anlasser 19 wiederum nur für die Funktion als Verstelleinrichtung 10 verwendet wird, wie oben beschrieben wurde.
• Eine Verstelleinrichtung 10 des oben erwähnten Typs erlaubt daher in einem stufenlosen Getriebe 1 die Veränderung des Übersetzungsverhältnisses, das je nach dem Ermessen des Fahrers eingestellt werden kann. Dies ermöglicht es dem stufenlosen Getriebe 1, als ein Schaltgetriebe verwendet zu werden, in welchem jedoch die Zahl der Gänge und deren Aufteilung durch den Fahrer je nach dessen/deren Fahrtechnik frei gewählt werden können. Die Einrichtung ist ebenfalls als besonders einfache und wirtschaftliche Lösung ausgelegt, und zwar mit dem weiteren Vorteil, dass sie in einem leicht zu montierenden Bausatz zur Verfügung steht, der den Getrieben angepasst werden kann, die bei den heute gebauten Mopeds oder Motorrollern bereits verwendet werden.
• Solche Einrichtungen können vorteilhafterweise dort benutzt werden, wo sich der Anlasser 19 für den Motor auf der gleichen Seite befindet wie die bewegliche Scheibe 8, wodurch der Betrieb des Anlassers als Verstelleinrichtung für das stufenlose Getriebe erleichter wird.
• Wenn der Anlasser 19 sich in einer anderen Position befindet, wie in der in Abb. 11 gezeigt, ist es trotzdem möglich, ihn als Verstelleinrichtung für das Getriebe zu verwenden, und zwar durch Zwischensetzen eines Steuersystems, das hydraulischer oder mechanischer Art mit flexiblen Kabeln sein kann. Bei der in Abb. 11 gezeigten Ausführung enthält die Verstelleinrichtung einen Hydraulikzylinder 113, der durch den Anlasser 19 über eine Verbindung aktiviert wird, welche aus einer Leitschraube 112 und einem Innengewinde 111 besteht. Der Zylinder 113 ist über Schläuche 120 und ein Ventil 115 an einen Antriebszylinder 114 angeschlossen, welcher wiederum an die gleitende Scheibe 8 angeschlossen ist. Das Ventil 115 benutzt werden zum Unterbrechen des Betriebes der Einrichtung zwecks Wartung usw.
• Die Schraube 112 und die Mutterschraube 111 erfüllen eine ähnliche Aufgabe wie die der Muffen 11 und 12 und geben sich daher gegenseitig frei, wenn der Motor gestartet werden soll; anschliessend erlaubt die Feder 118 den Eingriff der Schraube 112 mit der Mutterschraube 111 und der Anlasser 19 kann zum Aktivieren des Getriebes verwendet werden.

Claims (12)

1. Verstelleinrichtung zum Verändern des Übersetzungsverhältnisses bei einem stufenlosen Getriebe (1), dazu bestimmt, die Leistung eines Verbrennungsmotors von einer Antriebswelle (2) auf eine Abtriebswelle (3) zu übertragen, in welcher das stufenlose Getriebe (1) ein flexibles Element (4) in Form einer geschlossenen Schlaufe enthält, eine erste und zweite Riemenscheibe (5, 6), montiert jeweils auf der Antriebswelle (2) und auf der Abtriebswelle (3) und umgeben von dem flexiblen Element (4), wobei wenigstens die erste Riemenscheibe (5) erste und zweite Scheiben (7, 8) hat, wobei die genannten Scheiben koaxial zu der Antriebswelle (2) montiert sind, mit welcher zusammen sie sich fest verbunden um eine gemeinsame Drehachse (2a) drehen, wobei die genannten ersten und zweiten Scheiben (7, 8) äussere Oberflächen (7a, 8a) aufweisen, die auf solche Weise geformt sind, dass sie zusammen eine Rille (9) beschreiben, welche das flexible Element (4) aufnimmt, und wobei auf der Antriebswelle (2) die erste Scheibe (7) in einer feststehenden Position montiert ist und die zweite Scheibe (8) so, dass sie entlang der Antriebsweile (2) gleiten und die Breite der Rille (9) verändern kann, wodurch es dem flexiblen Element (4) erlaubt ist, entsprechende Positionen in unterschiedlichen Abständen von der Drehachse (2a) der Antriebswelle (2) einzunehmen, wobei die Verstellvorrichtung (10) einen linearen Schubantrieb (11, 12, 13) zum Verschieben der beweglichen Scheibe (8) enthält, gesteuert von Antriebsmittel (19, 20) unabhängig von der Umdrehungsgeschwindigkeit der Antriebswelle (2), sowie Steuermittel (24), letztere an die Antriebsmittel (19, 20) angeschlossen, wobei der lineare Schubantrieb ein erstes Verschiebeelement (11) enthält, das mit Hilfe eines Lagers (45) auf solche Weise an die zweite Scheibe (8) anschliessbar ist, dass die Scheibe (8) und das erste Element (11) sich frei zueinander drehen können und das Gleiten der Scheibe (8) und des Elementes (11) erlauben, wobei ein zweites Verschiebeelement (12) auf solche Weise an das erste Element (11) angeschlossen ist, dass eine entsprechende Umdrehung zwischen den ersten (11) und zweiten (12) Elementen in eine entsprechende Verschiebung zwischen den Elementen umgewandelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung ebenfalls Freigabemittel (17a, 17b, 18) zur Freigabe der ersten und zweiten Elemente enthält, die deren entsprechende freie Umdrehung erlauben, wenn die ersten und zweiten Elemente am Ende ihres entsprechenden Verschiebungshubs angelangt sind, und dadurch, dass die Antriebsmittel (19, 20) für das Paar von Elementen (11, 12) den Anlasser (19) für den Verbrennungsmotor enthalten, welcher das Fortbewegungsmittel mit Leistung speist.

2. Einrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten und zweiten Verschiebeelemente aus rohrförmigen Muffen (11, 12) bestehen, die teleskopisch aneinander befestigt sind, wobei sie jeweils ein Innengewinde (15) und eine Leitschraube (16) aufweisen, welche gegenseitig ineinandergreifen und dazu dienen, die entsprechende Drehverschiebung der Muffen (11, 12) um und entlang der Drehachse (2a) der Antriebswelle (2) zu erlauben.

3. Einrichtung nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Freigabemittel ringförmig ausgebildete Rillen (17a, 17b) enthalten, die in die Muffen (11, 12) eingearbeitet, an einem Ende des Innengewindes (15) und der Leitschraube (16) angeordnet und dazu bestimmt sind, die Freigabe des Innengewindes (15) und der Leitschraube (16) zu ermöglichen und es den Muffen (11, 12) zu erlauben, sich frei um die Drehachse (2a) der Antriebswelle (2) zu drehen, wenn die Muffen (11, 12) den Zustand des maximalen Ineinanderschiebens in der Richtung der Drehachse (2a) erreichen.

4. Einrichtung nach Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Innengewinde (15) und die Leitschraube (16) auf solche Weise ausgerichtete Gewinde aufweisen, dass das Erreichen des Zustandes erlaubt ist, in welchem sich die Muffen (11, 12) beim Anlaufen der Antriebswelle (2) des Motors frei drehen.

5. Einrichtung nach Patentanspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Innengewinde (15) und die Leitschraube (16) ein linksdrehendes Gewinde haben, wenn sich der Antriebsmotor in Gegenuhrzeigerrichtung dreht.

6. Einrichtung nach Patentanspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Innengewinde (15) und die Leitschraube (16) ein rechtsdrehendes Gewinde haben, wenn sich der Antriebsmotor in Uhrzeigerrichtung dreht.

7. Einrichtung nach Patentanspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass sie elastische Reaktionselemente (18) enthält, wobei diese zwischen den Muffen (11, 12) auf solche Weise angeordnet sind, dass sie eine direkte Wirkung entlang der gemeinsamen Drehachse (2a) ausüben, und wobei diese Wirkung auf solche Weise ausgerichtet ist, dass sie die Muffen (11, 12) voneinander fort bewegt und dabei das Innengewinde (15) und die Leitschraube (16) im Kontakt miteinander hält, und zwar im Zustand des maximalen gegenseitigen, axialen Eingriffes, wobei die genannten elastischen Reaktionselemente (18) das automatische Wiederherstellen des Eingriffes zwischen dem Innengewinde (15) und der Leitschraube (16) erlauben, wenn die entsprechende Drehrichtung der genannten Muffen (11, 12) umgekehrt wird und deren gegenseitiges Ineinanderschieben bewirkt.

8. Einrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsmittel einen Motor (19) und eine Drehkupplung (20) enthalten, letztere versehen mit Mitnehmermitteln (21, 22), welche das an die zweite Scheibe (8) der ersten Riemenscheibe (5) anschliessbare Verschiebeelement (11) in die Bewegung mitziehen, wobei die Mitnehmermittel (21, 22) dazu bestimmt sind, die Kupplung (20) und das Verschiebeelement (11) zusammen um die Drehachse (2a) der Antriebswelle (2) drehen zu lassen, während sie ihnen erlauben, sich frei entlang der genannten Drehachse (2a) zu bewegen.

9. Einrichtung nach Patentanspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplung (20) eine rohrförmige Glocke (20a) enthält, welche das fest mit der zweiten Scheibe (8) der ersten Riemenscheibe (5) verbundene Verstellelement (11) aufnimmt, wobei die Mitnehmermittel aus wenigstens einem in die Glocke (20a) eingearbeiteten Schlitz (21) bestehen und aus einem entsprechenden Zapfen (22), wobei der genannte Zapfen an dem Verstellelement (11) befestigt ist und in dem Schlitz (21) in der Glocke (20a) gleitet.

10. Einrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuermittel eine elektronische Schaltplatte (24) enthalten sowie wenigstens eine Drucktaste (25) zum Betätigen, wodurch es möglich ist, die genannte Drucktaste (25) zwischen zwei Zuständen umzuschalten, wobei die Schaltplatte (24) und die Drucktaste (25) funktionell mit den Antriebsmittel (19, 20) auf solche Weise verbunden sind, dass sie letztere ein- oder ausschalten, je nach dem geschalteten Zustand der Drucktaste (25), wodurch das Steuern der Veränderung des Abstandes zwischen den Verschiebeelementen (11, 12) für die notwendige Dauer erlaubt ist, um das Übersetzungsverhältnis des stufenlosen Getriebes (1) zu regulieren.

11. Einrichtung nach Patentanspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Schaltplatte (24) einen Sensor (26; 126) zum Erfassen der augenblicklichen Position der zweiten gleitenden Scheibe (8) enthält, und somit zum Erfassen des augenblicklichen Übersetzungsverhältnisses, so dass mit Genauigkeit ein bestimmtes Übersetzungsverhältnis erhalten wird, unabhängig von dem Ladezustand der Batterie, welche den Anlasser (19) speist, und jedem Verschleiss von letzterem.

12. Einrichtung nach Patentanspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Schaltplatte (24) eine Filtereinheit (57) enthält, wobei die genannte Einheit jede elektrische Störung durch die Drucktasten (25) und die Sensoren (26; 126) beseitigt; eine Mikroprozessoreinheit (58), letztere angeschlossen an die Filtereinheit (57); eine Aktiviereinheit (59), die an die Mikroprozessoreinheit (58) angeschlossen ist und von dieser gesteuert wird; Relais (60, 61) zum Auslösen des Motors (19), wobei die Relais (60, 61) durch die Einheit (59) aktiviert werden.