EP1180222A1 - Stufenloses getriebe - Google Patents

Stufenloses getriebe

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Publication number
EP1180222A1
EP1180222A1 EP01943215A EP01943215A EP1180222A1 EP 1180222 A1 EP1180222 A1 EP 1180222A1 EP 01943215 A EP01943215 A EP 01943215A EP 01943215 A EP01943215 A EP 01943215A EP 1180222 A1 EP1180222 A1 EP 1180222A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
division
shaped elements
wheel
adjustable
transmission
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP01943215A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Serkan Doganer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Publication of EP1180222A1 publication Critical patent/EP1180222A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H9/00—Gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio, or for reversing rotary motion, by endless flexible members
    • F16H9/02—Gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio, or for reversing rotary motion, by endless flexible members without members having orbital motion
    • F16H9/24—Gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio, or for reversing rotary motion, by endless flexible members without members having orbital motion using chains or toothed belts, belts in the form of links; Chains or belts specially adapted to such gearing
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H55/00—Elements with teeth or friction surfaces for conveying motion; Worms, pulleys or sheaves for gearing mechanisms
    • F16H55/32—Friction members
    • F16H55/52—Pulleys or friction discs of adjustable construction
    • F16H55/54—Pulleys or friction discs of adjustable construction of which the bearing parts are radially adjustable
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H9/00—Gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio, or for reversing rotary motion, by endless flexible members
    • F16H9/02—Gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio, or for reversing rotary motion, by endless flexible members without members having orbital motion
    • F16H9/04—Gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio, or for reversing rotary motion, by endless flexible members without members having orbital motion using belts, V-belts, or ropes
    • F16H9/10—Gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio, or for reversing rotary motion, by endless flexible members without members having orbital motion using belts, V-belts, or ropes engaging a pulley provided with radially-actuatable elements carrying the belt

Definitions

  • the present invention relates to a transmission with a continuously variable transmission ratio, at least one drive wheel and one driven wheel and optionally an endless power transmission element being provided as links in a transmission chain.
  • Infinitely variable transmissions are known, for example, from Dubbel: Taschenbuch für den Maschinenbau, 18th edition, pp. G 109 ff.
  • Such gears can be set continuously for a uniform transmission of rotary movements in their translation l within a range between ⁇ m ⁇ n and ⁇ max . They are also called continuously variable transmissions or variable speed transmissions.
  • the adjustment gears are mostly used in connection with simple electric motors of constant speed to drive such machines and devices, the drive speed of which should be infinitely adjustable, but also to keep a speed constant by fine adjustment in the event of fluctuating speeds of the drive machine.
  • the translation is set manually or automatically by a controller.
  • the object of the present invention is therefore to avoid slippage in the generic object and thus to achieve better power transmission.
  • the links of the transmission chain have negative and positive form elements which are matched to one another and are designed to be intermeshing in a form-fitting manner.
  • friction inevitably creates a slippage, which has a disadvantageous effect on the power transmission.
  • the present invention the links of the transmission chain have negative and positive form elements which are matched to one another and are designed to be intermeshing in a form-fitting manner.
  • Power transmission link for example a chain, a toothed belt or a gear, preferably a ring gear.
  • one link of the transmission chain has a fixed division of the formula duck and the division of the form elements of the other link that comes with it is designed to be adjustable.
  • the effective radius must be one
  • Flight circle which describes the path of the form elements of the drive or driven wheel, are changed.
  • a change in the radius is associated with a change in the division of the shaped elements, that is to say the distance between two shaped elements which are in engagement.
  • one of the interlocking links of the transmission chain is provided with a constant division of the form elements, the division of the form elements of the other link being variable in the division.
  • the link with adjustable division has shaped elements which are designed as clamping members in a groove. The force is transmitted in one direction, namely the drive direction, between the drive wheel and the driven wheel by the clamping members, the pitch of the form-locking members in the opposite direction of the radius being able to adapt to one another.
  • the adjustable form elements are arranged on the outer circumference of a wheel and engage in strip-shaped formula elements on the end face of another wheel.
  • the link with adjustable division of the shaped elements has those which are arranged on an axis of rotation with a freewheel. These can be the teeth of a pinion mounted on a freewheel, for example.
  • the freewheeling the force of the tooth is transmitted in one direction, namely the drive direction, between the drive wheel and the driven wheel, the division of the shaped elements, i.e. the meshing tooth of two successive pinions, in the opposite direction to a changed radius of the path of movement of the pinions, i.e. in the case of a changed flight circle, can adapt to the fixed division of the other link.
  • the link with an adjustable division is designed as a wheel with an adjustable diameter of the flight circle of the shaped elements.
  • This embodiment of the invention is simply by adjusting the radius of the freewheel axis of the pinion, the teeth of which serve as formulas, from the axis of rotation of the wheel
  • the diameter of the flight circle is adjustable by means of a motor.
  • the transmission ratio m can be changed as a function of any parameters, such as engine load, pedal pressure, speed or power consumption, for example by an electric motor.
  • two substantially identical wheels as drive wheel and driven wheel are provided with an adjustable division, which are coupled to one another by means of an endless power transmission link, in particular a chain, with a fixed division of the shaped elements. Because the drive wheel and the driven wheel are constructed identically, manufacturing costs can be reduced.
  • the sum of the diameters of the flight circles is constant during an adjustment. This measure makes it unnecessary to keep the length of the power transmission element, which also had to change when the effective radius was changed, under tension by means of a wheel.
  • the power transmission link is designed as a gear, preferably internally toothed, or as a chain.
  • the positive locking is more stable and it cannot jump off the drive or driven gear.
  • the wheel with adjustable division has two opposing conical outer surfaces with variable spacing, between which the Power transmission element is arranged with a fixed division, the axis of rotation of the shaped elements being arranged essentially parallel to a falling line of the conical surface.
  • the positive connection with the form elements of the power transmission element takes place through m the radially integrated strips of a turnstile integrated in the outer surfaces, which is mounted on a freewheel, the axis of which is arranged parallel to the outer cone surface.
  • the power transmission element automatically takes the form of an arc on the outer surface of the cone, which ensures uniform torque transmission.
  • the wheel is flat, the axis of rotation of the shaped elements, i.e. the axis of the pinion mounted on a freewheel is arranged parallel to the axis of rotation of the wheel.
  • the distance of the freewheel axis from the axis of rotation of the wheel can be adjusted, for example, by arranging the free run on a radieally adjustable backdrop.
  • FIG. 1 shows a section of an embodiment of the continuously variable transmission in a first embodiment
  • FIG. 2 a top view of a further embodiment of the continuously variable transmission
  • FIG. 3 shows a section of the adjustable gear according to section line III-III from FIG. 2,
  • FIG. 4 a schematic top view of a transmission according to FIG. 2,
  • FIG. 5 an alternative embodiment of a transmission according to the invention in a side view
  • Figure 6 a detail section of a wheel with adjustable shaped elements
  • Figure 7 a plan view of a wheel with a fixed angular division.
  • FIG. 1 shows a drive side 1 with a drive wheel 5 on the left-hand side and an output side 2 with a driven wheel 5 'on the right-hand side.
  • the drive wheel 5 and the driven wheel 5 ' are essentially identical.
  • fastening means 37 for fastening motors or components to be driven on the anti-friction side or on the friction side. These are not shown here.
  • the drive wheel 5 and the driven wheel 5 ' are rotatably mounted in a housing 28 by means of a ball bearing 29, which in turn is fastened to a machine with fastening means 36, for example.
  • m supports 20 rotatably mounted threaded rods 30 are arranged in a star shape on the drive wheel 5 or the driven wheel 5'.
  • the threaded rods 30 lie in a plane parallel to the plane of the drive wheel 5 or the driven wheel 5 'and are arranged in a spoke-like manner as many threaded rods 30 as possible should be arranged on the wheel.
  • the drive wheel 5 as well as the driven wheel 5 ' can each be coupled to an electric motor 4, which drives a bevel gear 9, which is connected to the electric motor 4 by a shaft.
  • the electric motor 4 is arranged perpendicular to the drive wheel 5 or the driven wheel 5 ′ and is mounted on the drive wheel 5 or the driven wheel 6 by fastening means 35.
  • the power supply is produced via contact pins 26 and 27 with a current source outside the housing 28.
  • bevel gear 9 turn bevel gears 8, which are rotatably mounted at the ends of the threaded rods 30.
  • the threaded rods 30 are thus rotated by the electric motor 4 at the same speed.
  • the shaped elements 10 are thus displaceably arranged on a flight circle between the inner holder 20 of the threaded rods 30 and the outer holder 20 of the threaded rods 30.
  • a chain 58 meshes with the form elements 10 with a fixed division of the form elements as a power transmission element 3, in a form-fitting manner.
  • the pitch of the shaped elements 10 changes.
  • the pitch fits upon intervention automatically on the fixed division of the power transmission element 3. This adaptation is therefore carried out by the freewheel 13 of the shaped elements 10.
  • the torque of the drive is thus via the fastening means 37 to the drive wheel 5 from
  • the pinions 57m ⁇ t transfer the teeth acting as positive mold elements 10.
  • the shaped elements 10 are in form-locking contact with the power transmission element 3, which is positively connected to the shaped elements 10 of the driven wheel 5 'in the same way.
  • the power flow goes in the opposite direction up to the fastening means 37 of the driven wheel 5'.
  • the drive side 1 is shown on the right side and the output side 2 on the left side, each with two cone outer surfaces 15 of the drive wheel 5 and the drive wheel 5 '.
  • the axes of rotation 12 of the drive wheel 5 and the driven wheel 5 ' are each in the center of the drive wheel 5 and the driven wheel 5', which rotate in the same direction about the axes 12.
  • the shaped elements 10 are formed in the embodiment shown in Figure 2 as turnstiles 42, the axis 16 ( Figure 3) parallel to a falling lime
  • Cone outer surface 15 are arranged.
  • the turnstiles 42 with their strip-like shaped elements 10 are uniformly distributed in a star shape over the outer cone surface 5.
  • the positive form elements 10 are in positive engagement with the negative form elements 10 of the
  • the division 39 of the elements of the power transmission element 3 is constant, but that of the shaped elements 10 changes as the radius of the flight circles 43 changes. This change in the division takes place by a freewheel 13 of the shaped elements 10 on the driven side opposite to the running direction 18 and on the drive side n running direction 18 of the power transmission element 3.
  • the shaped elements 10 can only rotate against the running direction 18, since otherwise the power transmission element 3 is not driven forward can be.
  • the diameter of the flight circles 43 changes by changing the distance between the opposing cones 15
  • the cone spacing is adjusted in a known manner
  • FIG. 3 shows a section along section line III-III in FIG. 2.
  • the flight circle 43 of the drive wheel 5 is shown, which in this case is smaller than the flight circle 43, not shown, of the driven wheel 5 '.
  • a transmission ratio greater than 1 is achieved.
  • a gear ratio of less than 1 results.
  • the engagement means 11 can be formed, for example, by spherical extensions 17 be embodied in the power transmission element 3.
  • the position of the shaped elements 10 m on the planes of the outer conical surfaces is also clearly shown in FIG. 3.
  • FIG. 4 shows a schematic top view of a gearbox according to FIG. 1.
  • the locking of the freewheel is selected on the drive side in the same direction as the direction of rotation of the wheels, and vice versa on the output side.
  • the teeth of the pinions 57 act as positive shaped elements 10, those with correspondingly adapted negative shaped elements 10 of a chain acting as a power transmission link 3
  • Shaped elements 10 i.e. the links of the chain or the tooth
  • the meshing teeth of the pinions 57 describe a flight circle 43 with the diameters 44 and 45 when the wheels 5 and 5 'rotate.
  • the diameters of these flight circles 44, 45 are adjustable as described above, so that the transmission ratio can be changed thereby.
  • FIG 5 an alternative embodiment of the transmission is shown schematically, which dispenses with a power transmission element.
  • the wheel 6 rotates about the axis 50.
  • On the end face 51 it has strip-shaped engagement elements 11 arranged in a star shape. These engage in a form-fitting manner in correspondingly adapted engagement means of a wheel 5, which can be displaced on the circumference against the direction of rotation.
  • the wheel 5 rotates about axis 52.
  • clamping bodies 54 are arranged in a T-shaped groove 53, which carry the positive shaped elements 10 and are displaceable in one direction, but in the clamp opposite direction 60.
  • the division 40 adjusts itself automatically to the fixed angular division of the strip-shaped negative shaped elements 10.
  • Springs 55 can be provided between the clamping bodies 54, by means of which the clamping bodies 54 abut each other.
  • FIG. 7 schematically shows the star-shaped arrangement of the strip-shaped shaped elements 38, which serve as engagement means. They have a fixed pitch 39.
  • the transmission ratio can be infinitely adjusted by suitably adjusting the distance 56 between wheel 5 and axis of rotation 50.
  • the division 40 adjusts itself depending on the distance 56.

Landscapes

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Getriebe mit stufenlos verstellbarem Übersetzungsverhältnis, wobei mindestens ein Antriebsrad und ein Abtriebsrad und gegebenenfalls ein endloses Leistungsübertragungselement als Glieder einer Übertragungskette vorgesehen sind, um den Schlupf zu vermeiden und damit eine bessere Leistungsübertragung zu erreichen. Dies wird dadurch gelöst, dass die Glieder der Übertragungskette aneinander angepaßte Formelemente aufweisen, die formschlüssig kämmend ausgebildet sind.

Description

Stufenloses Getriebe
Beschreibung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Getriebe mit stufenlos verstellbaren Übersetzungsverhältnis, wobei mindestens ein Antriebsrad und ein Abtriebsrad und gegebenenfalls ein endloses Leistungsubertragungselement als Glieder einer Ubertragungskette vorgesehen sind.
Stufenlos einstellbare Getriebe sind beispielsweise aus Dubbel: Taschenbuch für den Maschinenbau, 18. Aufl., S. G 109 ff. bekannt. Derartige Getriebe können für eine gleichförmige Übertragung von Drehbewegungen, in ihrer Übersetzung l innerhalb eines Stellbereichs zwischen ιmιn und ιmax stufenlos eingestellt werden. Sie werden auch stufenlose Getriebe oder Verstellgetriebe genannt. Zu unterscheiden davon sind Schaltgetriebe, deren Übersetzung nur m Stufen schaltbar ist. Die Verstellgetriebe werden meist m Verbindung mit einfachen Elektromotoren konstanter Drehzahl zum Antrieb solcher Maschinen und Gerate verwendet, deren Antriebsgeschwindigkeit stufenlos einstellbar sein soll, aber auch zur Konstanthaltung einer Drehzahl durch Feineinstellung bei schwankenden Drehzahlen der Antriebsmaschine. Die Übersetzung wird manuell oder automatisch von einem Regler eingestellt.
Der Nachteil bei stufenlos verstellbaren Getrieben liegt darin, daß die Kraftübertragung durch Walzreibung unter einer bestimmten Anpresskraft stattfindet. Es tritt dabei an der Kraftubertragungsgrenzflache Schlupf auf. Das Leistungsgewicht ist trotz besserem Wirkungsgrad im Vergleich zu Zahnradgetrieben wesentlich hoher.
BESTÄTfGUNGSKOPIE Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, den Schlupf beim gattungsgemaßen Gegenstand zu vermeiden und damit eine bessere Leistungsubertragung zu erreichen.
Diese Aufgabe wird beim gattungsgemaßen Gegenstand dadurch gelost, daß die Glieder der Ubertragungskette aneinander angepaßte negative und positive Formelemente aufweisen, die formschlussig kämmend ausgebildet sind. Gerade bei stufenlos verstellbaren Getrieben entsteht durch Reibschluss unweigerlich ein Schlupf, der sich nachteilig auf die Leistungsubertragung auswirkt. Bei der vorliegenden Erfindung wird durch Formschluss der
Leistungsubertragungsgrenzflachen der bei Reibschluss entstehende Schlupf vermieden. Das Antriebsrad und das Abtriebsrad greifen entweder direkt durch Zahnrader ineinander, oder die Kraft zwischen Antriebsrad und Abtriebsrad wird vermittels eines
Leistungsubertragungsgliedes, beispielsweise einer Kette, einem Zahnriemen oder einem Zahnrad, vorzugsweise ein Hohlrad, übertragen.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß ein Glied der Ubertragungskette eine feste Teilung der Formelente aufweist und die Teilung der Formelemente des anderen damit kammenden Gliedes verstellbar ausgebildet ist. Zur Verstellung des übertragungsverhaltnisses muß der wirksame Radius eines
Flugkreises, der den Weg der Formelemente des Antrieb- bzw. Abtriebsrades beschreibt, verändert werden. Eine Änderung des Radius ist aber mit einer Änderung der Teilung der Formelemente, d.h. des Abstandes zweier im Eingriff stehender Formelemente, verbunden. Bei der vorliegenden Erfindung ist ηeweils eines der formschlussig ineinandergreifenden Glieder der Ubertragungskette mit einer konstanten Teilung der Formelemente versehen, wobei die Teilung der Formelemente des anderen Gliedes in der Teilung veränderbar ist. In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß das Glied mit verstellbarer Teilung Formelemente aufweist, die als Klemmkorper m einer Nut ausgebildet sind. Durch die Klemmkorper wird die Kraft in einer Richtung, nämlich der Antriebsrichtung, zwischen dem Antriebsrad und dem Abtriebsrad übertragen, wobei sich die Teilung der Formschlußglieder in der entgegengesetzten Richtung Radius einander anpassen kann. Dabei sind die vertellbaren Formelemente am äußeren Umfang eines Rades angeordnet und greifen in leistenformige Formelente auf der Stirnflache eines anderen Rades ein.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß das Glied mit verstellbarer Teilung der Formelemente solche aufweist, die auf einer Drehachse mit einem Freilauf angeordnet sind. Dies können beispielsweise die Zahne eines auf einem Freilauf gelagerten Ritzels sein. Durch den Freilauf wird die Kraft der Zahne m einer Richtung, nämlich der Antriebsrichtung, zwischen dem Antriebsrad und dem Abtriebsrad übertragen, wobei sich die Teilung der Formelemente, d.h. der im Eingriff befindlichen Zahne zweier aufeinanderfolgender Ritzel, in der entgegengesetzten Richtung an einen geändertem Radius der Bewegungsbahn der Ritzel, d.h. bei einem geänderten Flugkreis, an die feste Teilung des anderen Gliedes anpassen kann.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß das Glied mit verstellbarer Teilung als Rad mit einem verstellbaren Durchmesser des Flugkreises der Formelemente ausgebildet ist. Durch diese Ausfuhrungsform der Erfindung wird einfach durch die Verstellung des Radius der Freilaufachse des Ritzels, dessen Zahne als Formelemnte dienen, von der Drehachse des Rades das
Übersetzungsverhältnis zwischen Antriebsrad und Abtriebsrad m einem Bereich ιmιn bis ιmax eingestellt. In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Durchmesser des Flugkreises mittels eines Motors verstellbar ausgebildet ist. Hierdurch kann die Übersetzung m Abhängigkeit von beliebigen Parametern wie beispielsweise Motorlast, Pedaldruck, Drehzahl oder Leistungsaufnahme beispielsweise durch einen Elektromotor verändert werden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß zwei im wesentlichen baugleich ausgebildete Rader als Antriebsrad und Abtriebsrad mit einer verstellbaren Teilung vorgesehen sind, die mittels eines endlosen Leistungsubertragungsgliedes, insbesondere einer Kette, mit fester Teilung der Formelemente miteinander gekoppelt sind. Dadurch, daß Antriebsrad und Abtriebsrad baugleich ausgebildet sind, können Herstellungskosten reduziert werden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Summe der Durchmesser der Flugkreise bei einer Verstellung konstantbleibend ausgebildet ist. Durch diese Maßnahme ist es überflüssig, die Lange des Leistungsubertragungsgliedes, die sich 3a bei Änderung des wirksamer Radius sich ebenfalls andern musste, mittels eines Rades unter Spannung zu halten.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß das Leistungsubertragungsglied als ein Zahnrad, vorzugsweise innenverzahnt, oder als eine Kette ausgebildet ist. Bei einem Zahnrad können weniger Verschleißerscheinungen auftreten, der Formschluss ist stabiler und es kann nicht vom Antriebsrad oder Abtriebsrad springen.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß das Rad mit verstellbarer Teilung zwei sich gegenüberstehende Kegelaußenflachen mit veränderlichem Abstand aufweist, zwischen denen das Leistungsubertragungsglied mit fester Teilung angeordnet ist, wobei die Drehachse der Formelemente im wesentlichen parallel zu einer Falllinie der Kegelflache angeordnet ist. Bei dieser Anordnung des erfmdungsgemaßen Gegenstandes wird die Änderung des wirksamen Radius durch
Abstandsanderung zwischen zwei gegenüberstehenden Kegeln erreicht. Der Formschluß mit den Formelemnenten des Leistungsubertragungsgliedes erfolgt durch m die Außenflachen integrierte, radial angeordnete Leisten eines Drehkreuzes, das auf einem Freilauf gelagert ist, dessen Achse parallel zur Kegelaußenflache angeordnet ist . Das Leistungsubertragungsglied nimmt auf der Kegelaußenflache selbsttätig die Form eines Kreisbogens an, der eine gleichförmige Momentenubertragung gewahrleistet.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß das Rad plan ausgebildet ist, wobei die Drehachse der Formelemente, d.h. die Achse des auf einem Freilauf gelagerten Ritzels, parallel zur Drehachse des Rades angeordnet ist. Bei dieser Ausgestaltung kann der Abstand der Freilaufachse von der Drehachse des Rades beispielsweise dadurch verstellt werden, indem der Frilauf auf einer radieal verstellbaren Kulisse angeordnet wird.
Die Erfindung wird m einer bevorzugten Ausfuhrungsform unter Bezugnahme auf eine Zeichnung beschrieben, wobei weitere vorteilhafte Einzelheiten den Figuren der Zeichnung zu entnehmen sind. Funktionsmaßig gleiche Teile sind dabei mit denselben Bezugsziffern versehen.
Die Figuren der Zeichnung zeigen im Einzelnen:
Figur 1: einen Schnitt einer Ausfuhrungsform des stufenlos verstellbaren Getriebes m einer ersten Ausfuhrungsform,
Figur 2: eine Aufsicht einer weiteren Ausfuhrungsform des stufenlos verstellbaren Getriebes, Figur 3: einen Schnitt des verstellbaren Getriebes gemäß Schnittline III-III aus Figur 2,
Figur 4: eine schematisierte Aufsicht auf ein Getriebe gemäß Figur 2,
Figur 5: eine alternative Ausfuhrungsform eines erfmdungsgemaßen Getriebes m einer Seitenansicht,
Figur 6: einen Detailschnitt eines Rades mit verstellbaren Formelementen und
Figur 7: eine Aufsicht auf ein Rad mit fester Winkelteilung.
Die Figur 1 zeigt linksseitig eine Antriebsseite 1 mit einem Antriebsrad 5 und rechtsseitig eine Abtriebsseite 2 mit einem Abtriebsrad 5' . In dieser Ausfuhrungsform sind das Antriebsrad 5 und das Abtriebsrad 5' im wesentlichen baugleich.
Auf dem Antriebsrad 5 bzw. dem Abtriebsrad 5' sind Befestigungsmittel 37 zur antπebsseitigen bzw. abtπebsseitigen Befestigung von Motoren bzw. anzutreibenden Bauteilen. Diese sind hier nicht dargestellt.
Das Antriebsrad 5 und das Abtriebsrad 5' sind mittels einem Kugellager 29 drehbar m einem Gehäuse 28 gelagert, das wiederum mit Befestigungsmitteln 36 beispielsweise an einer Maschine befestigt ist.
Auf dem Antriebsrad 5 bzw. dem Abtriebsrad 5' sind m Halterungen 20 drehbargelagerte Gewindestangen 30 sternförmig auf dem Antriebsrad 5 bzw. dem Abtriebsrad 5' angeordnet. Die Gewindestangen 30 liegen in einer Ebene parallel zur Ebene des Antriebsrades 5 bzw. des Abtriebsrades 5' und sind speichenartig angeordnetEs sollten möglichst viele Gewindestangen 30 auf dem Rad angeordnet sein.
Das Antriebsrad 5 wie auch das Abtriebsrad 5' kann jeweils mit einem Elektromotor 4 gekoppelt sein, der jeweils ein Kegelrad 9, welches durch eine Welle mit dem Elektromotor 4 verbunden ist, antreibt. Der Elektromotor 4 ist lotrecht zum Antriebsrad 5 bzw. zum Abtriebsrad 5' angeordnet und durch Befestigungsmittel 35 auf dem Antriebsrad 5 bzw. dem Abtriebsrad 6 montiert.
Da der Elektromotor sich also mit dem Antriebsrad 5 bzw. dem Abtriebsrad 5' dreht, wird die Stromversorgung über Kontaktstifte 26 und 27 mit einer Stromguelle außerhalb des Gehäuses 28 hergestellt.
In das Kegelrad 9 greifen wiederum Kegelrader 8, welche an den Enden der Gewindestangen 30 drehfest montiert sind. Die Gewindestangen 30 werden also durch den Elektromotor 4 mit gleicher Geschwindigkeit gedreht.
Auf den Gewindestangen 30 sind zwischen den Halterungen 20 Muttern 11 eines Spmdel-Mutter-Tπebes angeordnet, auf welchen die Ritzel 57, deren Zahne als Formelemente 10 wirken, drehbar in einem Freilauf 13 gelagert sind, wobei die Drehachse 42 der Ritzel senkrecht zur Ebene des Antriebsrades 5 bzw. des Abtriebsrades 5' angeordnet ist.
Damit sind die Formelemente 10 auf einem Flugkreis zwischen der inneren Halterung 20 der Gewindestangen 30 und der äußeren Halterung 20 der Gewindestangen 30 verschieblich angeordnet .
Mit den Formelementen 10 kämmt eine Kette 58 mit fester Teilung der Formelemente als Leistungsubertragungselement 3, formschlussig. Bei Änderung der Position der Ritzel 57 mit ihren Formelementen 10 auf den Gewindestangen 30 ändert sich die Teilung der Formelemente 10. Durch Drehung der Ritzel 57 m Richtung ihres Freilaufs paßt sich die Teilung beim Eingreifen selbsttätig an die feste Teilung des Leistungsubertragungselementes 3 an. Diese Anpassung erfolgt also durch den Freilauf 13 der Formelemente 10.
Das Drehmoment des Antriebs wird also über die Befestigungsmittel 37 auf das Antriebsrad 5, vom
Antriebsrad 5 auf die darauf montierten Gewindestangen 30, von den Gewindestangen 30 wiederum auf die darauf montierten Muttern 11, die Ritzel 57mιt den als positive Formelementen 10 wirkenden Zahnen übertragen. Die Formelemente 10 stehen m formschlussigem Kontakt mit dem Leistungsubertragungselement 3, das mit den Formelementen 10 des Abtriebsrades 5' auf gleiche Art und Weise formschlussig verbunden ist. Auf dem Abtriebsrad 5' geht der Kraftfluß n umgekehrter Richtung bis zu den Befestigungsmitteln 37 des Abtriebsrades 5' .
In Figur 2 ist auf der rechten Seite die Antriebsseite 1 und auf der linken Seite die Abtriebsseite 2 mit jeweils zwei Kegelaußenflachen 15 bestehendem Antriebsrad 5 und Abtriebsrad 5' dargestellt. Die Drehachsen 12 des Antriebsrades 5 und des Abtriebsrades 5' liegen jeweils im Mittelpunkt des Antriebsrades 5 und des Abtriebsrades 5' , welche sich gleichsinnig um die Achsen 12 drehen.
Die Formelemente 10 sind bei der in Figur 2 dargestellten Ausfuhrungsform als Drehkreuze 42 ausgebildet, deren Achse 16 (Figur 3) parallel zu einer Falllime der
Kegelaußenflache 15 angeordnet sind. Die Drehkreuze 42 mit ihren leistenartigen Formelementen 10 sind gleichmaßig sternförmig über die Kegelaußenflachel5 verteilt.
Die positiven Formelemente 10 sind formschlussig kämmend mit den negativen Formelementen 10 des
Leistungsubertragungsgliedes 3 ausgebildet. Die Teilung 39 der Glieder des Leistungsubertragungsgliedes 3 ist konstant, diejenige der Formelemente 10 ändert sich aber mit Änderung des Radius der Flugkreise 43. Diese Änderung der Teilung erfolgt durch einen Freilauf 13 der Formelemente 10 auf der Abtriebsseite entgegen der Laufrichtung 18 und auf der Antriebsseite n Laufrichtung 18 des Leistungsubertragungsgliedes 3. Eine Rotation der Formelemente 10 kann nur entgegen Laufrichtung 18 erfolgen, da sonst das Leistungsubertragungsglied 3 nicht vorwärts getrieben werden kann.
Der Durchmesser der Flugkreise 43 ändert sich durch Änderung des Abstandes der gegenüberliegenden Kegel 15. Bei Vergrößerung des Abstandes gleitet das
Leistungsubertragungselement 3 an den schienenartigen Formelementen 10 zur Achse 12 des Antriebsrades 5 bzw. des Abtriebsrades 5' , wobei sich der Radius des Flugkreises 43 des Leistungsubertragungselementes 3 verkleinert. Bei Verkleinerung des Abstandes erfolgt dies m umgekehrter Weise .
Wenn also die Verstellung des Antriebsrades 5 und des Abtriebsrades 5' gegenläufig m gleicher Geschwindigkeit erfolgt, muß auf Grund des linearen Zusammenhangs zwischen Radius und Umfang der Flugkreise nicht einmal ein Spannsrad bzw. eine Feder für die Aufrechterhaltung der Spannung des Leistungsubertragungselementes 3 vorgesehen werden.
Die Verstellung des Kegelabstandes erfolgt in bekannter
Weise, da verschiedene Verstellmechanismen für diese Anordnung bei verstellbaren Getrieben ohne Formschluss bereits bekannt sind.
In Figur 3 ist ein Schnitt gemäß Schnittlinie III-III in Figur 2 gezeigt. Hier ist der Flugkreis 43 des Antriebsrades 5 gezeigt, der m diesem Fall kleiner als der nicht gezeigte Flugkreis 43 des Abtriebsrades 5' ist. Hierdurch wird ein Übersetzungsverhältnis großer 1 erreicht. In umgekehrter Anordnung ergibt sich ein Übersetzungsverhältnis kleiner 1. Die Eingriffsmittel 11 können beispielsweise durch kugelartige Fortsatze 17 auf dem Leistungsubertragungsglied 3 verkörpert sein. Die Lage der Formelemente 10 m den Ebenen der Kegelaußenflachen ist m Figur 3 ebenfalls deutlich dargestellt.
Figur 4 zeigt eine schematische Aufsicht eines Getriebes gemäß Figur 1. Auf dem Antriebsrad 5 um Achsen 19 antriebsseitig m Drehrichtung 61 freilaufende und in Gegenrichtung 60 sperrende Ritzel 57 angeordnet, von denen nur die Teilkreise angedeutet sind. Die Sperπchtung der Freilaufe wird antriebsseitig gleichsinnig mit der Drehrichtung der Rader gewählt, abtriebsseitig umgekehrt. Die Zahne der Ritzel 57 wirken als positive Formelemente 10, die mit entsprechend angepaßten negativen Formelementen 10 einer als Leistungsubertragungsglied 3 wirkenden Kette
58 oder den Zahnen 59 eines Zahnrades 46 kämmen. Formelemente 10, d.h. die Glieder der Kette, bzw. die Zahne
59 des innenverzahnten Zahnrades 46 weisen, wie üblich, eine feste Teilung 39 auf. Die im Eingriff befindlichen Zahne der Ritzel 57 beschreiben bei Drehung der Rader 5 bzw. 5' einen Flugkreis 43 mit den Durchmessern 44 bzw. 45. Die Durchmesser dieser Flugkreise 44, 45 sind wie vorbeschrieben verstellbar, so daß sich dadurch das Übersetzungsverhältnis andern laßt.
In Figur 5 ist schematisch eine alternative Ausfuhrungsform des Getriebes dargestellt, das auf ein Leistungsubertragungsglied verzichtet. Das Rad 6 dreht um die Achse 50. An der Stirnseite 51 weist es sternförmig angeordnete leistenformige Eingriffselemente 11 auf. Diese greifen formschlussig in entsprechend angepaßte auf dem Umfang entgegen der Drehrichtung verschiebliche Eingriffsmittel eines Rades 5 ein. Das Rad 5 dreht um Achse 52.
Wie in Figur 6 dargestellt ist, sind am äußeren Umfang des Rades 5 in einer T-formigen Nut 53 Klemmkorper 54 angeordnet, die die positiven Formelemente 10 tragen und in einer Richtung verschiebbar sind, aber in der entgegengesetzten Richtung 60 klemmen. Dadurch stellt sich die Teilung 40 selbsttätig an die feste Winkelteilung der leistenformigen negativen Formelemente 10 an. Zwischen den Klemmkorpern 54 können Federn 55 vorgesehen sein, über die sich die Klemmkorper 54 gegenseitig abstutzen.
Figur 7 zeigt schematisch die sternförmige Anordnung der leistenformigen Formelemente 38, die als Eingriffsmittel dienen. Sie weisen eine feste Wmkelteilung 39 auf. Durch geeignete Verstellung des Abstandes 56 zwischen Rad 5 und Drehachse 50 kann das Übersetzungsverhältnis stufenlos verstellt werden. Dabei paßt sich die Teilung 40 selbsttätig in Abhängigkeit vom Abstand 56 an.
BezugsZiffernliste
Antriebsseite
Abtriebsseite
Leistungsübertragungsglied
Elektromotor
Antriebsrad, Glied
' Abtriebsrad, Glied
Abtriebsrad, glied
Kegelrad
Kegelrad
0 Formelement
1 Mutter
2 Drehachse
3 Freilauf
4 Achse
5 Kegelaußenfläche
6 Rotationsachse
7 kugelartige Fortsätze
8 Laufrichtung
9 Achse
0 Halterung
6 Kontaktstift Kontaktstift
Gehäuse
Kugellager
Gewindestangen
Befestigungsmittel
Befestigungsmittel
Befestigungsmittel
Formelement
feste Teilung
verstellbare Teilung
Klemmkörper
Drehkreuz
Flugkreis
Durchmesser
Durchmesser
Zahnrad
Abstand
Drehachse
innere Halterung
Achse
Stirnseite
Achse Nut
Klemmkorper
Feder
Abstand
Ritzel
Kette
Zahne (Teilkreis)
Sperrichtung
Drehrichtung

Claims

Patentansprüche
1. Getriebe mit stufenlos verstellbaren Übersetzungsverhältnis, wobei mindestens ein Antriebsrad (5) und ein Abtriebsrad (5') und gegebenenfalls ein endloses
Leistungsubertragungselement (3) als Glieder einer Ubertragungskette vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Glieder (5, 5', 6) der Ubertragungskette aneinander angepaßte negative und positive Formelemente (10, 38) aufweisen, die formschlussig kämmend ausgebildet sind.
2. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Glied (3, 6) der Ubertragungskette eine feste Teilung (39) der Formelente (38) aufweist und die Teilung (40) der Formelemente (10) des anderen damit kammenden Gliedes (5, 5') verstellbar ausgebildet ist.
3. Getriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilung des Gliedes (5, 5') mit verstellbaren Formelementen (10) sich selbsttätig an die feste Teilung (39) des anderen Gliedes (3, 6) anpassend ausgebildet ist.
4. Getriebe nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Glied (5. 5') mit verstellbarer Teilung (40) Formelemente (10) aufweist, die als Klemmkorper (41) in einer Nut (53) ausgebildet sind.
5. Getriebe nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Glied (5, 5') mit verstellbarer Teilung (40) der Formelemente (10) solche aufweist, die auf einer Drehachse (19, 16) mit einem Freilauf (13) angeordnet sind.
6. Getriebe nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Glied (5, 5') mit verstellbarer Teilung (40) als Rad mit einem verstellbaren Durchmesser (44, 45) des Flugkreises (43) der Formelemente
(10) ausgebildet ist.
7. Getriebe nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser (44, 45) des Flugkreises (43) mittels eines Motors (4) verstellbar ausgebildet
8. Getriebe nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwei im wesentlichen baugleich ausgebildete Rader als Antriebsrad (5) und Abtriebsrad (5') mit einer verstellbaren Teilung (40) vorgesehen sind, die mittels eines endlosen
Leistungsubertragungsgliedes (3), insbesondere einer Kette, mit fester Teilung (39) der Formelemente (10) miteinander gekoppelt sind.
9. Getriebe nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Summe der Durchmesser (44, 45) der Flugkreise (43) bei einer Verstellung konstant bleibend ausgebildet ist.
10. Getriebe nach einem oder mehreren der vorhergehenden, dadurch gekennzeichnet, daß das Leistungsubertragungsglied (3) als ein Zahnrad
(46), vorzugsweise innenverzahnt, oder als eine Kette (58) ausgebildet ist.
11. Getπeße nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Rad (5, 5') mit verstellbarer Teilung (40) zwei sich gegenüberstehende Kegelaußenflachen (15) mit veränderlichem Abstand (47) aufweist, zwischen denen das Leistungsubertragungsglied (3, 58, 46) mit fester Teilung angeordnet ist, wobei die Drehachse (16) der Formelemente (10) im wesentlichen parallel zu einer Falllime der Kegelaußenflache (15) angeordnet ist.
12. Getriebe nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Rad (5, 5') plan ausgebildet ist, wobei die Drehachse (19) der Formelemente (10) parallel zur Drehachse (48) des Rades (5, 5') angeordnet
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