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DE4314580A1 - Infinitely variable automatic gear - Google Patents

Infinitely variable automatic gear

Info

Publication number
DE4314580A1
DE4314580A1 DE19934314580 DE4314580A DE4314580A1 DE 4314580 A1 DE4314580 A1 DE 4314580A1 DE 19934314580 DE19934314580 DE 19934314580 DE 4314580 A DE4314580 A DE 4314580A DE 4314580 A1 DE4314580 A1 DE 4314580A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
gear
transmission according
drive
shaft
output shaft
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Withdrawn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
DE19934314580
Other languages
German (de)
Inventor
Michael Dipl Ing Helling
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.)
HELLING MICHAEL DIPL ING FH
Original Assignee
HELLING MICHAEL DIPL ING FH
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 HELLING MICHAEL DIPL ING FH filed Critical HELLING MICHAEL DIPL ING FH
Priority to DE19934314580 priority Critical patent/DE4314580A1/en
Publication of DE4314580A1 publication Critical patent/DE4314580A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

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
    • F16H37/00—Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00
    • F16H37/02—Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00 comprising essentially only toothed or friction gearings
    • F16H37/021—Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00 comprising essentially only toothed or friction gearings toothed gearing combined with continuously variable friction gearing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62M—RIDER PROPULSION OF WHEELED VEHICLES OR SLEDGES; POWERED PROPULSION OF SLEDGES OR SINGLE-TRACK CYCLES; TRANSMISSIONS SPECIALLY ADAPTED FOR SUCH VEHICLES
    • B62M11/00—Transmissions characterised by the use of interengaging toothed wheels or frictionally-engaging wheels
    • B62M11/04—Transmissions characterised by the use of interengaging toothed wheels or frictionally-engaging wheels of changeable ratio
    • B62M11/14—Transmissions characterised by the use of interengaging toothed wheels or frictionally-engaging wheels of changeable ratio with planetary gears
    • B62M11/16—Transmissions characterised by the use of interengaging toothed wheels or frictionally-engaging wheels of changeable ratio with planetary gears built in, or adjacent to, the ground-wheel hub
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62M—RIDER PROPULSION OF WHEELED VEHICLES OR SLEDGES; POWERED PROPULSION OF SLEDGES OR SINGLE-TRACK CYCLES; TRANSMISSIONS SPECIALLY ADAPTED FOR SUCH VEHICLES
    • B62M9/00—Transmissions characterised by use of an endless chain, belt, or the like
    • B62M9/04—Transmissions characterised by use of an endless chain, belt, or the like of changeable ratio
    • B62M9/06—Transmissions characterised by use of an endless chain, belt, or the like of changeable ratio using a single chain, belt, or the like
    • B62M9/08—Transmissions characterised by use of an endless chain, belt, or the like of changeable ratio using a single chain, belt, or the like involving eccentrically- mounted or elliptically-shaped driving or driven wheel; with expansible driving or driven wheel

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Structure Of Transmissions (AREA)

Abstract

In drives, the drive torque of which should fluctuate only within narrow limits, power therefore being determined essentially by the driving speed, a gear matching the output torque is required. In bicycles, manually operated step shifts are the rule, automatic step shifts being rare. Precisely in the case of finer gear steps and higher numbers of gears, stringent requirements are demanded of the control mechanism, quite apart from the complicated gear operation which is troublesome under difficult conditions. The automatic gear specified in Claim 1 affords the advantage, after an individual setting of the control characteristic, of matching the drive as closely as possible. At the same time, the gear reacts directly to changed conditions of equilibrium, so that the drive is subjected to a virtually uniform load within the wide limits of the range of adjustment. The infinitely variable automatic gear mentioned in Claim 1 is suitable for all types of drives which, with different output torques, are to or can deliver approximately only one constant drive torque. <IMAGE>

Description

Der im Patentanspruch 1 angegebenen Erfindung liegt das Pro­ blem zugrunde, bei sich änderndem Abtriebsmoment eine stete automatische Anpassung der Übersetzung in solcher Weise zu erreichen, daß die Antriebsmaschine mit nahezu konstantem Antriebsmoment belastet wird.The invention specified in claim 1 is the pro blem underlying, a constant with changing output torque automatic adaptation of the translation in such a way too achieve that the prime mover with almost constant Drive torque is loaded.

Für muskelkraftbetriebene Fahrzeuge, wie z. B. Fahrrädern, ist dies besonders wichtig, da die als individuell angenehme Belastung in einem engen Rahmen liegt.For muscle powered vehicles, such as B. bicycles, this is particularly important, as that is individually pleasant Load is in a narrow range.

Das Nenneingangsdrehmoment sollte so auch individuell ein­ stellbar sein, so daß jeweils der günstigste Wirkbereich der antreibenden Person oder Maschine erfaßt wird.The nominal input torque should also be set individually be adjustable so that the cheapest effective range of each driving person or machine is detected.

Ferner ist es von Vorteil, wenn sich die Übersetzung nicht nur am Drehmoment, sondern an der Abtriebsdrehzahl orien­ tiert, z. B. in der Weise, daß die Übersetzung i = Antriebs­ drehzahl/Abtriebsdrehzahl proportional zur Abtriebsdrehzahl steigend beeinflußt wird.It is also an advantage if the translation is not correct only on the torque, but on the output speed animals, e.g. B. in such a way that the translation i = drive speed / output speed proportional to the output speed is increasingly influenced.

Wird der Einfluß dieser drehzahlabhängigen Regelung ein­ stellbar gestaltet, so ergibt sich die Möglichkeit, den jeweiligen Anforderungen und Fähigkeiten der Antriebsmaschi­ ne bzw. -person Rechnung zu tragen.Will the influence of this speed-dependent regulation designed adjustable, so there is the possibility of respective requirements and capabilities of the drive machine ne or person to take into account.

Die bisher aufgeführten Merkmale bzw. Anforderungen sind in der in Patentanspruch 1 angegebenen Erfindung vereinigt. Durch die Gestaltung, vor allem nach Patentanspruch 1 und 2, ist ein kompakt bauendes Getriebe möglich.The characteristics and requirements listed so far are in the invention specified in claim 1 combines. Through the design, especially according to claim 1 and 2, a compact gearbox is possible.

Ein Ausführungsbeispiel ist in der Zeichnung (Fig. 1) darge­ stellt, und wird im folgenden näher beschrieben:An embodiment is shown in the drawing ( Fig. 1) Darge, and is described in more detail below:

Fig. 1 zeigt das Getriebe in der kleinsten Übersetzung i. Der Antrieb erfolgt über die Antriebswelle (1.5). Fig. 1 shows the transmission in the smallest ratio i. It is driven by the drive shaft ( 1.5 ).

Der Kern des Getriebes ist das in Anspruch 1 aufgeführte Getriebebegehäuse (1.0), das drehbar auf der Drehmomentstüt­ ze (1.1) gelagert ist und das Stellgetriebe (1.2) enthält. The core of the transmission is the gear housing ( 1.0 ) listed in claim 1, which is rotatably mounted on the torque support ze ( 1.1 ) and contains the actuating gear ( 1.2 ).

Bei Drehung des Gehäuses (1.0) infolge einer Drehmomentände­ rung wird gemäß Anspruch 2 durch die zwischen Stellgetriebe (1.2) und Drehmomentstütze (1.1) angeordnete Verstellvor­ richtung (2.0) die Übersetzung zwischen in Anspruch 1 beschriebener Eingangswelle (1.3) und Ausgangswelle (1.4) geändert, wobei das Drehmoment von den in Anspruch 3 sowie Anspruch 4 beschriebenen Elementen (3.0) und (4.0) unter entsprechender Verformung in die Drehmomentstütze (1.1) geleitet wird. Dabei wird das Teildrehmoment an (4.0) über das hier drehbar angeordnete und fixierbare Bauteil (4.1) beschrieben in Anspruch 4, geleitet. Die Vorspannung kann so gegen eine Endlage des Getriebes (1.2) individuell einge­ stellt werden. Da die Elemente (3.0) und (4.0) parallel geschaltet sind, läßt sich somit die Gesamtfederrate der Elemente verändern.When the housing ( 1.0 ) rotates as a result of a torque change, the ratio between the input shaft ( 1.3 ) and the output shaft ( 1.4 ) described in claim 1 is changed by the adjusting device ( 2.0 ) arranged between the actuating gear ( 1.2 ) and the torque support ( 1.1 ) , wherein the torque from the elements ( 3.0 ) and ( 4.0 ) described in claim 3 and claim 4 is conducted with corresponding deformation into the torque arm ( 1.1 ). The partial torque at ( 4.0 ) is directed via the rotatably arranged and fixable component ( 4.1 ) described in claim 4. The preload can be set individually against an end position of the gearbox ( 1.2 ). Since the elements ( 3.0 ) and ( 4.0 ) are connected in parallel, the total spring rate of the elements can be changed.

Das Getriebegehäuse (1.0) entspricht also einer einstellba­ ren Drehmomentwaage. Wie in Anspruch 5, 8 und 9 dargelegt, wirkt die Kraft, resultierend aus der Drehzahl der Abtriebs­ welle (1.6), hier mechanisch durch Fliehkräfte, der an Hebeln (5.0) am Außenumfang angebrachten Gewichte (5.1) und einer verschieblich auf den Hebeln, diese umschlingende Ringfeder (5.2), entsprechend über ein geeignetes Getriebe (8.0), hier über ein beidseitig wirkendes Axiallager auf eine Hohlwelle, verdrehfest am Gehäuse (1.0) verschieblich angeordnet, auf die in Anspruch 8 genannten Hülse, so daß die Übersetzung auch drehzahlabhängig ist. Die verschieblich angeordnete Ringfeder (5.2) dient der gewünschten indivi­ duellen Einflußstärke der Abtriebsdrehzahl und ist hier durch entsprechende Rastungen auf den Hebeln gegen unbeab­ sichtigtes Verschieben gesichert.The gearbox ( 1.0 ) therefore corresponds to an adjustable torque scale. As set out in claims 5, 8 and 9, the force resulting from the speed of the output shaft ( 1.6 ) acts mechanically here by centrifugal forces, the weights ( 5.1 ) attached to levers ( 5.0 ) on the outer circumference and one which is displaceable on the levers, this looping ring spring ( 5.2 ), correspondingly via a suitable gear ( 8.0 ), here via a double-acting thrust bearing on a hollow shaft, rotatably arranged on the housing ( 1.0 ) so as to be displaceable, on the sleeve mentioned in claim 8, so that the translation is also speed-dependent . The displaceably arranged ring spring ( 5.2 ) serves the desired individual influence of the output speed and is secured here against accidental shifting by means of corresponding catches on the levers.

Gemäß Anspruch 6 ist das Getriebe über die Anschlußwellen (1.5) und (1.6) mit dem Planetengetriebe verbunden, um durch Leistungsverzweigung eine Stellbereichserweiterung, je nach Zähnezahlverhältnissen bis unendlich, zu erhalten und das Stellgetriebe (1.2) zu entlasten. Wie in Anspruch 7 angege­ ben, ist zum Schutz des Antriebs (Maschine oder Person) ein in Antriebsrichtung angeordneter Freilauf (7.0) in der Antriebsachse (1.5) gegenüber der Drehmomentstütze (1.1) angeordnet. Je nach Anwendung ist ein zweiter Freilauf in die Antriebsrichtung hinter die Abtriebswelle (6.0) und vor weiterem Anschlußglied, wie z. B. dargestellte Nabe zu set­ zen. Gegebenenfalls ist ein Freilauf gegen die Antriebsrich­ tung vor die Antriebsachse zu setzen, damit eine freie Wähl­ barkeit der Winkelstellung des Antriebsgliedes möglich ist.According to claim 6, the gearbox is connected to the planetary gearbox via the connecting shafts ( 1.5 ) and ( 1.6 ), in order to obtain a range extension, depending on the number of teeth, up to infinity, and to relieve the actuator ( 1.2 ) by branching out. As indicated in claim 7, in order to protect the drive (machine or person) a freewheel ( 7.0 ) arranged in the drive direction is arranged in the drive axis ( 1.5 ) opposite the torque arm ( 1.1 ). Depending on the application, a second freewheel is in the drive direction behind the output shaft ( 6.0 ) and in front of another connecting element, such as. B. illustrated hub to set zen. If necessary, a freewheel is to be set against the drive direction in front of the drive axle so that the angular position of the drive element can be freely selected.

Claims (9)

1. Stufenloses Automatikgetriebe, dadurch gekennzeichnet, daß ein stufenloses Getriebe mit einer Eingangswelle und einer dazu parallelen Ausgangswelle in einem Getriebegehäuse untergebracht ist, welches auf einer parallel zu den Wellen des Verstellgetriebes zentral liegenden feststehenden Achse, die als Drehmomentstütze dient, drehbar gelagert ist. Antrieb und Abtrieb erfolgen über koaxial zur Achse des drehbaren Getriebegehäuses angeordnete An- und Abtriebswel­ len mit Zahnrädern, entsprechend mit dem jeweiligen Zahnrad der Ein- bzw. Ausgangswelle kämmend.1. Continuously variable automatic transmission, characterized in that a continuously variable transmission with an input shaft and an output shaft parallel to it is accommodated in a transmission housing which is rotatably mounted on a fixed axis which is centrally located parallel to the shafts of the adjusting gear and which serves as a torque support. Drive and output take place via coaxially arranged to the axis of the rotatable gear housing input and Abtriebswel len with gears, meshing accordingly with the respective gear of the input and output shaft. 2. Getriebe nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Verstellung der Übersetzung durch Drehen des Getriebegehäu­ ses in entsprechender Richtung gegenüber der feststehenden Achse erfolgt.2. Transmission according to claim 1, characterized in that the Adjustment of the gear ratio by turning the gear housing ses in the corresponding direction compared to the fixed one Axis is done. 3. Getriebe nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Getriebegehäuse über energieaufnehmende Elemente, wie z. B. Spiralfedern, mit der feststehenden Achse verbunden ist, so daß ein am Getriebegehäuse anliegendes Drehmoment eine definierte Winkeldrehung des desselben Gehäuses bewirkt, was seinerseits die entsprechende Verstellung des Übersetzungs­ verhältnisses bewirkt.3. Transmission according to claim 1 and 2, characterized in that the gear housing via energy-absorbing elements, such as. B. Coil springs, connected to the fixed axis, so that a torque applied to the gear housing defined angular rotation of the same housing causes what in turn the corresponding adjustment of the translation relationship causes. 4. Getriebe nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß weitere energieaufnehmende Elemente an dem Getriebegehäuse angebracht sind, die aber ihrerseits mit einem beweglichen, aber an der Drehmomentstütze fixierbaren Bauteil derart ver­ bunden sind, daß diese Elemente gegen die in Anspruch 3 genannten verspannt werden können, so daß sie dem Vorspannen und damit dem Festlegen der Regelcharakteristik dienen.4. Transmission according to claim 1 to 3, characterized in that further energy-absorbing elements on the gear housing are attached, but which in turn have a movable, but ver on the torque arm fixable component are bound that these elements against the in claim 3 can be tensioned so that they are the bias and thus serve to determine the control characteristic. 5. Getriebe nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Getriebegehäuse über eine einstellbare Kraftkopplung derart mit der Abtriebswelle verbunden ist, daß, abhängig von der Drehfrequenz dieser, eine derartige Wirkung auf das drehbare Getriebegehäuse ausgeübt wird, daß dies seinerseits die Regelcharakteristik beeinflußt.5. Transmission according to claim 1 to 4, characterized in that the gearbox via an adjustable power coupling is connected to the output shaft in such a way that, depending from the rotational frequency of this, such an effect on that rotatable gear housing is exercised that this in turn influences the control characteristics. 6. Getriebe nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß es mit einem dreirädrigen Planetengetriebe derart gekoppelt ist, so daß die Antriebswelle gleichzeitig die Hohlradsonnen­ welle des Planetengetriebes ist und die Abtriebswelle gleichzeitig die Ritzelsonnenwelle des Planetengetriebes, wobei der Planetenträger die Abtriebswelle des gesamten Getriebes bildet.6. Transmission according to claim 1 to 5, characterized in that  it coupled with a three-wheel planetary gear is so that the drive shaft simultaneously the ring gear suns shaft of the planetary gear and the output shaft at the same time the pinion sun shaft of the planetary gear, the planet carrier being the output shaft of the entire Gear forms. 7. Getriebe nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß in der Antriebswelle in Antriebsrichtung ein Freilauf angeordnet ist, so daß gegebenenfalls gespeicherte Energie nur an den Abtrieb geleitet werden kann.7. Transmission according to claim 1 to 6, characterized in that a freewheel in the drive shaft in the drive direction is arranged so that any stored energy can only be directed to the output. 8. Getriebe nach Anspruch 1, 3, 4, 6 und 7, dadurch gekennzeich­ net, daß die feststehende Achse (Drehmomentstütze) mit einer auf ihr verschieblich, aber verdrehsicher angeordneten Hülse verbunden ist, die am Umfang eine Vorrichtung nach Anspruch 2 trägt, in der Weise, daß sie die dort angegebene Funktion der festen Achse zwischenübernimmt.8. Transmission according to claim 1, 3, 4, 6 and 7, characterized in net that the fixed axis (torque arm) with a on it slidably, but rotatably arranged sleeve is connected, the scope of a device according to claim 2 carries, in such a way that it performs the function specified there the fixed axis. 9. Getriebe nach Anspruch 1, 3, 4, 6 und 8, dadurch gekennzeich­ net, daß die in Anspruch 8 erwähnte Hülse mittels Kraftkop­ plung derart mit der Abtriebswelle verbunden ist, daß, abhängig von der Drehfrequenz des Abtriebs eine axiale Kraft auf dieselbe wirkte.9. Transmission according to claim 1, 3, 4, 6 and 8, characterized in net that the sleeve mentioned in claim 8 by means of Kraftkop plung is connected to the output shaft in such a way that, an axial force depending on the rotational frequency of the output acted on the same.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP3181438A1 (en) * 2015-12-16 2017-06-21 Simon James Faneco Continuously variable transmission for a bicycle

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