NL9001390A - Continu variabele transmissie. - Google Patents

Description

Korte aanduiding: Continu variabele transmissie.

De uitvinding heeft betrekking op een continu variabele transmissie zoals beschreven in de aanhef der hoofdconclusie.

Bij een dergelijke, op zich bekende, transmissie hebben ingaande en uitgaande as onderling tegengestelde draairichtingen wat deze transmissie voor een groot aantal toepassingen onbruikbaar maakt; bovendien neemt een dergelijke transmissie betrekkelijk veel plaats in.

De uitvinding beoogt een transmissie van de in de aanhef genoemde soort te verschaffen waarbij ingaande en uitgaande as gelijke draairichtingen hebben, die een continu variabel instelbare overbrengingsverhouding over een betrekkelijk groot gebied heeft en bij een compacte constructie een groot koppel kan overbrengen.

Dit doel wordt bereikt met de maatregelen zoals beschreven in het kenmerk der hoofdconclusie.

De in conclusie 2 beschreven maatregel heeft het voordeel dat steeds een uitstekende onderlinge aanligging der met elkaar samenwerkende delen wordt gerealiseerd waardoor ook bij een groot over te brengen koppel geen slip zal optreden. Anderzijds zal bij een klein over te brengen koppel door deze maatregel de aanligkracht gereduceerd worden, waardoor bereikt wordt dat de overbrenging onder alle belastingsomstandigheden een hoog rendement heeft.

Voorkeursuitvoeringsvormen zijn beschreven in de conclusies 3 tot en met 5.

Conclusie 6 beschrijft een uitvoeringsvorm waarbij de transmissie is geïntegreerd in de wielnaaf van het achterwiel van een rijwiel. Door de eenvoudige constructie is deze transmissie bijzonder geschikt de huidige, gecompliceerde meerversnellingsnaven te vervangen, temeer daar het beschikbare overbrengingsbereik tenminste zo groot kan zijn als dat van een 5-versnellingsnaaf.

Daar bij de transmissie volgens de uitvinding in principe tussen ingaande en uitgaande as steeds een versnelling optreedt kan bij de toepassing van een dergelijke transmissie in een rijwiel het op de trapas gemonteerde blad kleiner, en dus ook lichter zijn.

Verdere uitvoeringsvormen zijn beschreven in de conclusies 7 tot en met 15.

De transmissie volgens de uitvinding kent zeer vele toepassingen, niet alleen voor rijwielen of motorrijwielen doch ook voor het aandrijven van automobielhulpaggregaten, toerentalregelaar voor kleine motoren (bijvoorbeeld voor watersport) en als transmissie voor het via een windmolen aandrijven van een elektrische generator.

De uitvinding wordt toegelicht aan de hand van de tekening. Hierin is: figuur 1 een schematische doorsnede van een eerste uitvoeringsvorm der uitvinding met de elementen in een eerste, uiterste stand; figuur 2 een overeenkomstige doorsnede doch thans met de elementen in een tweede, uiterste stand waarin het toerental van de uitgaande as ingeval van een gelijk toerental van de ingaande as als in figuur 1 hoger is dan de situatie volgens figuur 1; figuur 3 een perspectivische schematische afbeelding van de bij deze uitvoeringsvorm toegepaste wrijvingssatel-lietwielen? figuur 4 een doorsnede door een tweede uitvoeringsvorm der uitvinding in het bijzonder geschikt voor inbouw in de naaf van een rijwiel; figuur 5 een afbeelding van een uitvoeringsvorm der kogelopneemuitsparing ter verkrijging van een koppelaf-hankelijke aandrukkracht; figuur 6 een afbeelding van een soortgelijke, echter in twee richtingen werkzame uitvoeringsvorm; figuur 7 een afbeelding van een niet-symmetrisch wrijvingssatellietwiel; figuur 8 een afbeelding van de daarbij gebruikte kogel-opneemuitsparingen ter verkrijging van een zowel koppel-als overbrengingsafhankelijke aandrukkracht; figuur 9 een afbeelding van een wrijvingssatellietwiel met gewelfde contactvlakken.

De in de figuren 1 tot en met 3 afgebeelde uitvoeringsvorm omvat een cylindrisch huis 2 met in de eindflens 4 daarvan een leger 6 voor de, roterend aan te drijven ingaande as 8. Dit leger is 2odanig uitgevoerd dat de as 8 verdraaibaar en tevens in de richting der pijlen 10 verschuifbaar wordt ondersteund. De middelen voor het in de richting van de pijl 12 roterend aandrijven en voor het in de richting van de pijlen 10 verschuiven der as zijn duidelijkheidshalve in de figuur niet getekend.

De as 8 draagt aan het binnen het huis 2 gelegen einde een met de as mee roterende wrijvingssatellietwieldrager 14 die aan het kopse einde 16 een aantal, in de beschreven voorkeursuitvoering een zestal, hier op regelmatige afstanden aangebrachte assen 18a .. 18f draagt (zie ook figuur 3) . De onderlinge afstanden kunnen echter ook niet regelmatig zijn verdeeld. Van elk van deze assen sluit de hartlijn 20a .. 20f met de hartlijn 22 van de as 8 (die samenvalt met de hartlijn der transmissie) een hoek α in (in figuur 1 duidelijkheidshalve rechtsboven getekend).

Op elke as 18a - 18f is via een geschikte, niet getekende legering een dubbelkegelvormig wrijvingssatellietwiel 22a .. 22f aangebracht; in de getekende uitvoering is elk daarvan symmetrisch ten opzichte van het daarbij behorend middellangsvlak 24a .. 24f. Dit is echter, zoals nog zal blijken, geen voorwaarde. Elk wrijvingssatelliet -wiel is zodanig gelegerd dat zich vrij in de aslangs-richting kan verplaatsen en zich dus in een bepaalde stand ten opzichte daarvan kan instellen. Elk wrijvingssatellietwiel werkt samen met enerzijds het stationaire wrijvings-zonnewiel 26 - waarvan de opbouw en ondersteuning in het nu volgende nog nader zullen worden beschreven - en anderzijds de naar de hartlijn 22 gerichte binnenwrijvingsrand 28 van het wrijvingsringwiel 30 dat via het cylindrisch gedeelte 30a met de eindflens 30b is gekoppeld. De bus 30c - die is verbonden met de flens 30a en verdraaibaar rond de stationaire, verankerde asstomp 32 is aangebracht - vormt de uitgaande as van de transmissie.

Deze stationaire asstomp 32 draagt aan het binnen de transmissie gelegen einde de verdikking 34 met een aantal axiaal en radiaal verlopende, geleidegroeven 36 voor een aantal kogels 38 die tevens liggen opgenomen in uitsparingen 40 in de cvlindrische binnenwand van de wrijvingszonnewieldrager 26a. Daar, zoals figuur 1 toont, een raaklijn aan het wrijvingsoppervlak van een wrijvings-satellietwiel niet evenwijdig loopt aan de hartlijn 22 doch daarmee een hoek β insluit (de halve tophoek van elke kegel is derhalve gelijk aan (α-β)) zal, wanneer het verdikte gedeelte 34 der stationaire as 32 een reaktiekoppel moet opnemen door de geschikte gekozen uitvoering der groeven 30 en 40 worden bereikt dat op het wrijvingszonnewiel 26 over een korte afstand naar links beweegt, met een goed wrijvingskontakt samenwerkt met het wrijvingssatelliet-wiel dat over een korte afstand langs zijn as naar boven wordt gedrukt waardoor ook een goed contact met de rand 28 van het ringwiel is verzekerd. Daar er dus slechts een goed wrijvingscontact is wanneer een koppel moet worden overgebracht wordt automatisch een vrijloop-functie verkregen.

Het eerste wrijvingscontact kan worden verzekerd door de wrijvingszonnewieldrager 26a met het wrijvingszonnewiel 26 in de richting van de pijl 41 verend voor te spannen, bijvoorbeeld van een tussen de drager 40 en de as 32 opgenomen drukveer 43 (zie figuur 2) . Ook kan gebruik worden gemaakt van het feit dat de wrijvingssatellietwielen 20a ... 20f, die over hun respectievelijke assen 18a ... 18f vrij kunnen verschuiven in de bovenste stand daarvan onder invloed van de zwaartekracht naar beneden schuiven en dan met het wrijvingszonnewiel in contact zullen zijn.

Op de uitvoering der opneemgroeven 30 en 40 zal aan de hand van de figuren 5 t/m 8 nog nader worden teruggekomen.

Wanneer de ingaande as 8 in de richting van de pijl 12 roterend wordt aangedreven zullen de wrijvingssatelliet-wielen 20a .. 20f zich afwikkelen over het wrijvingszon-newiel 26; elk der wrijvingssatellietwielen roteert dan in de richting van de pijl 42 en drijft daarbij het wrijvings-ringwiel 28 aan in een rotatierichting aangegeven met de pijl 44 voor de uitgaande as 30c. Ingaande en uitgaande as roteren dus in dezelfde richting, wat voor vele toepassingen een groot voordeel of zelfs voorwaarde is. In de in figuur 1 getekende stand werkt het wrijvingszonnewiel 26 samen met een werkzame straal R1 en werkt de wrijvingsrand 28 samen met de werkzame straal R2 van het wrijvingssatellietwiel waarbij R1 groter dan R2; in deze situatie zal het toerental van de uitgaande as 30c slechts weinig hoger zijn dan het toerental van de ingaande as 8. In de in figuur 2 getekende stand werkt het wrijvings zonnewiel 26 samen met de effektieve straal R3 van elk wrijvingssatellietwiel en werkt de wrijvingsrand 28 samen met de werkzame straal R4 van dit wrijvingssatellietwiel waarbij R3 kleiner dan R4; dan zal het toerental der uitgaande as 30c veel hoger zijn dan het toerental der ingaande as 8.

De gerealiseerde overbrengingsverhouding hangt dus af van de axiale stand der drager 14 met de wrijvingssatellietwielen 20a .. 20f en deze stand hangt weer af van de axiale positie der as 8. Voor het variëren der overbrengingsverhouding kan gebruik worden gemaakt van elk geschikt verstelmechanisme voor het in de richting der pijlen 10 verplaatsen van de as.

Uiteraard zal in de praktijk in het huis 2 een geschikte olie aanwezig zijn die door aan bijvoorbeeld de wrijvingssatellietwieldrager 14 bevestigde, niet getekende scheporganen wordt verdeeld zodat onder behoud van de noodzakelijke wrijvingskrachten de slijtage minimaal zal zijn.

De dimensionering van de verschillende met elkaar samenwerkende delen en de hoek α bepalen het te realiseren overbrengingsbereik.

Figuur 4 toont een uitvoeringsvorm van de in het voorgaande beschreven transmissie die bijzonder geschikt is om te worden geïntegreerd in de naaf van een rijwiel. Deze uitvoeringsvorm is als volgt opgebouwd:

Op een starre as 60 is via de legers 62, 64 een bus 66 gelegerd welke aan het in de figuur rechts getekende einde een aandrijfkettingwiel 68 draagt. De uit de delen 70 en 72, - die terplaatse 74 in elkaar zijn geschroefd - bestaande naaf is via het leger 76 gelegerd op het linker aseinde en via het leger 78 gelegerd op het rechter einde van de bus 66. Via kogelbanen 80 op het middenstuk 82 van de as 60 en kogels 84 is op een wijze overeenkomstig die welke in het voorgaande werd beschreven dit middenstuk 82 aangebracht het - stationaire - wrijvingszonnewiel 86. Dit werkt samen met een aantal wrijvingssatellietwielen 88, elk met de bijbehorende as 90 gelegerd in een houder 92 die deel uitmaakt van een wrijvingssatellietwieldrager 94; deze laatste is via het leger 96 vrij verdraaibaar gelegerd op het gedeelte 98 van de as 60. Drukarmen 100, verbonden aan de bus 66 drijven bij rotatie van dit laatste onder aandrijving van het tandwiel 68 de wrijvingssatellietwieldrager 94 roterend aan. Daarbij werkt elk wrijvingssatel-lietwiel 88 samen met enerzijds het wrijvingszonnewiel 86 en anderzijds het wrijvingsringwiel 102 aangebracht aan de binnenomtrek van het naafdeel 70.

Het deel 98 met het leger 96 kan in de richting van de pijl 104 over het asdeel 106 verschuiven; een drukveer 108 heeft de neiging de drager naar rechts te drukken en door middel van een door de centrale boring 110 geleide trek-kabel 112 maakt het mogelijk de drager 94 naar links te verschuiven. Hierdoor kan ook de gekozen overbrengings-verhouding naar wens worden ingesteld.

De bovenomschreven constructie geeft de mogelijkheid een continu variabele transmissie geïntegreerd in een rijwielnaaf te realiseren waarbij de bediening van deze transmissie geschiedt op de voor rijwielen bekende wijze. De bediening kan met de hand geschieden danwel door middel van een geschikt regelorgaan dat de overbrengingsverhouding instelt als funktie van de door de berijder ondervonden belasting.

In het voorgaande is reeds opgemerkt dat de wrijvings-zonnewieldrager 26a middels kogels is afgesteund op het stationaire asdeel 34. Enige uitvoeringsvormen der hiervoor gebruikte koppelgroeven zullen nu worden toegelicht aan de hand van de figuren 5, 6 en 8.

Figuur 5 toont een uitvoeringsvorm waarin in het buitenoppervlak van het stationaire asdeel 34' één of meerdere schroeflijnvormige groeven 120 zijn aangebracht, in een voorkeursuitvoering drie groeven, met daarin de kogel 38'. In de binnenwand van de zonnewieldrager 26' is een schroeflijnvormige groef 122 gevormd. Wanneer de zonnewieldrager in de richting van de pijl 124 verdraait, beweegt de zonnewieldrager naar links, in de richting van de pijl 126, en daarmee het zonnewiel tegen de wrijvings-satellietwielen drukkend.

Figuur 6 toont een uitvoeringsvorm welke moet worden gebruikt in het geval waarin de transmissie in twee richtingen een koppel moet kunnen worden overgebracht. Daartoe is in de binnenwand 27 van de wrijvingszonne-wieldrager 26a" tenminste één paar schroeflijnvormige groeven 120" gevormd die elk een kogel 38" opnemen; elke kogel werkt weer samen met een schroeflijnvormig oploop-vlak 128a, resp. 128b uitstekend uit het cylindrisch buitenoppervlak 129 van het stationaire deel 34".

In de bovenbeschreven gevallen lopen de groeven in de binnenwand van de wrijvingszonnewieldrager door tot aan de buitenzijde van de wrijvingszonnewieldrager. Dit maakt het inbrengen der kogels gemakkelijk; men legt ze in de uitsparingen in het stationaire asdeel en "schroeft" de wri jvingszonnewieldrager eromheen.

Figuur 7 toont in het stationaire asdeel 34'" een in hoofdzaak driehoekige kogelopneemuitsparing 130 voor de kogel 38'" met een met de kogel 38'" samenwerkende schuine zijde 130a die niet lineair verloopt.

De kogel 38'" rust tevens in een eveneens niet lineair verlopende uitsparing 122'" in de binnenwand van de wrijvingszonnewieldrager 26a'". Het resultaat is dat bij een bepaalde rotatie van de wrijvingszonnewieldrager 26a'" een veel grotere axiale verplaatsing hoort.

Opgemerkt wordt dat de twee andere zijden der uitsparing 130 geen functie hebben en de uitsparing 130 dus ook niet driehoekig {bijvoorbeeld ellipsvormig) kan zijn, mits de uitsparing voldoende ruim is.

Figuur 8 toont de vorm van de wrijvingssatellietwielen 136 die daarbij worden toegepast: zoals men ziet is dit wrijvingssatellietwiel 136 niet symmetrisch ten opzichte van het scheidingsvlak 138 daar bij de kegeldelen. Het blijkt dat wanneer een dergelijk wrijvingssatellietwiel in de figuur naar rechts, in de richting van de pijl 140 wordt verplaatst ter verandering van de overzetverhouding het wrijvingsringwiel 28' vrijkomt van het oppervlak van het kegeldeel 136b zodat, om het contact te handhaven, het wrijvingszonnewiel 26' naar links, dus in de richting van de pijl 142 zal moeten bewegen onder het naar boven wegdrukken van het wrijvingssatellietwiel 136. Dit wegdrukken is mogelijk omdat de wrijvingssatellietwielen vrij in axiale richting langs hun as 144 kunnen verschuiven. Bij dit naar links bewegen komt het gedeelte 134b van de groef 134 in het spel en door de minder steil verlopende helling daarvan wordt met dit gedeelte een grotere aandrukkracht gerealiseerd.

Opgemerkt dient te worden dat in de figuren 8 en 9 de onderlinge verhoudingen duidelijkheidshalve overdreven zijn getekend en dat in de praktijk de verschillen in tophoek voor de kegeldelen 136a, 136b veel geringer zullen zijn.

Figuur 9 tenslotte toont een voorbeeld van een wrijvingssatellietwiel 150 met bol gewelfde contactvlakken 152, 154, samenwerkend met enerzijds een wrijvingsringwiel 156 dat eveneens een bol gewelfd contactoppervlak 158 heeft en anderzijds een wrijvingszonnewiel 160 met ook een bol gewelfd contactoppervlak 162. Met deze configuratie kunnen randeffecten worden vermeden en worden optimale contactvlakken verkregen. Wanneer men gebruik maakt van zuiver kegelvormige contactvlakken treedt een lijncontact op wat reeds bij een geringe uitlijnfout leidt tot een kantbelasting; de beschreven, gewelfde configuratie die leidt tot een ellipscontact voorkomt dit.

Claims (15)

1. Continu variabele transmissie omvattende een om een centrale hartlijn roteerbaar eerste element en een via wrijvingswielen daarmee gekoppeld, om dezelfde hartlijn roteerbaar tweede element, gekenmerkt door - een aantal in een krans rond de centrale hartlijn opgestelde in hoofdzaak dubbelkegelvormige roterend gelegerde wrijvingssatellietwielen van elk waarvan de hartlijn een scherpe hoek met de centrale hartlijn insluit en die worden gedragen door een in de richting der centrale hartlijn verplaatsbare, rond deze hartlijn roteerbare en met het eerste element gekoppelde drager, - een met de centrale hartlijn coaxiaal, binnen de krans der wrijvingssatellietwielen gelegen, wrijvingszonnewiel, waarvan de hartlijn der contactzone tussen de wrijvings-satellietwielen en het wrijvingszonnewiel coaxiaal ligt met de centrale hartlijn, - een met de centrale hartlijn coaxiaal, buiten de krans der wrijvingssatellietwielen gelegen, wrijvingsringwiel, waarvan de hartlijn der contactzone tussen de wrijvingssatellietwielen en het wrijvingsringwiel coaxiaal ligt met de centrale hartlijn, - middelen voor het tegen rotatie blokkeren van één van de drie om de centrale hartlijn roteerbare elementen, te weten het wrijvingszonnewiel, de wrijvingssatellietwieldrager of het wrijvingsringwiel, waarbij van de overblijvende elementen één als ingaande as en de andere als uitgaande as fungeert.

2. Transmissie volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat van elk wrijvingssatellietwiel een raaklijn aan het kegeloppervlak van het het dichtst bij de centrale hartlijn gelegen kegeldeel met deze hartlijn een scherpe hoek insluit, elk wrijvingssatellietwiel in axiale richting verplaatsbaar is gelegerd en de wrijvingszonnering eveneens in axiale richting verplaatsbaar is gelegerd.

3. Transmissie volgens conclusie 1-2, met het kenmerk, dat het wrijvingszonnewiel tegen rotatie is geblokkeerd, het eerste element de ingang, en het tweede element de uitgang van de transmissie vormt.

4. Transmissie volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat de drager is verbonden met een in de richting der hartlijn verplaatsbare ingaande as, het wrijvingszonnewiel is gekoppeld met een stationaire, met de centrale hartlijn coaxiale steunas en het wrijvingsringwiel via een verbindingsflens is gekoppeld met een roteerbaar rond deze steunas gelegerde, holle uitgaande as.

5. Transmissie volgens conclusie 1-4, gekenmerkt door een stationair, de samenstellende delen omsluitend huis waarmede één of geen rond de centrale hartlijn roteerbare elementen verbonden is en de resterende vrij roteerbare assen naar buiten gevoerd zijn.

6. Tranmissie volgens conclusie 1-2, met het kenmerk, dat de uitgang der transmissie wordt gevormd door een met een starre as concentrische wielnaaf die aan één einde via een leger door deze as wordt ondersteund en aan het andere einde is gelegerd op een eveneens draaibaar om deze as gelegerde en een aandrijftandwiel dragende, tot binnen de naaf doorlopende bus met aan het binnen de naaf gelegen einde een koppeling die samenwerkt met de, vrij draaibaar rond de niet verdraaibare centrale vaste as gelegerde wrijvingssatellietwieldrager waarvan de wrijvingssatelliet-wielen samenwerken met enerzijds een met de vaste as gekoppeld wrijvingszonnewiel en anderzijds met het met het naafoppervlak verbonden en radiaal naar binnen uitstekende wrijvingsringwiel.

7. Transmissie volgens conclusie 6, met het kenmerk, dat de koppeling wordt gevormd door aan het binnen de naaf gelegen einde der bus aangebrachte radiaal uitstekende meeneemarmen die samenwerken met de wrijvingssatellietwieldrager .

8. Transmissie volgens conclusie 6-7, met het kenmerk, dat de drager is gekoppeld met een door een axiale boring in de vaste as geleid bedieningselement.

9. Transmissie volgens conclusie 1-8, met het kenmerk, dat het wrijvingszonnewiel is aangebracht op een zonnewiel-drager welke onder tussenvoeging van koppelkogels wordt gedragen door het buitenoppervlak van de starre as, waarbij in zowel dit asoppervlak als het daartegenover gelegen drageroppervlak voor elke kogel paarsgewijs bij elkaar horende opneemuitsparingen zijn aangebracht waarbij in elk paar er steeds één axiaal en radiaal verloopt.

10. Transmissie volgens conclusie 98, met het kenmerk, dat de uitsparingen van elk paar beiden in dezelfde richting axiaal en radiaal verlopen.

11. Transmissie volgens conclusie 10, gekenmerkt door tenminste één paar in tegengestelde richtingen axiaal en radiaal verlopende uitsparingen, gevormd in de binnenwand van de wrijvingszonnewieldrager en samenwerkend met eveneens in tegengestelde richtingen axiaal en radiaal verlopende oploopvlakken gevormd in het buitenoppervlak van de starre as.

12. Transmissie volgens conclusie 9-10, gekenmerkt door een niet lineair verloop der axiaal en radiaal verlopende groefbegrenzingen.

13. Transmissie volgens conclusie 1-12, gekenmerkt door asymmetrische wrijvingssatellietwielen.

14. Transmissie volgens conclusie 1-13, met het kenmerk, dat de wrijvingssatellietwielen, het wrijvingszonnewiel en het wrijvingsringwiel zijn voorzien van bol gewelfde contactoppervlakken.

15. Transmissie volgens conclusie 1-14, met het kenmerk, dat de zonnewieldrager in axiale richting verend is voorgespannen.