DE3623116A1

DE3623116A1 - Kontinuierlich veraenderbare keilriementransmission

Info

Publication number: DE3623116A1
Application number: DE19863623116
Authority: DE
Inventors: Shuzo Moroto; Shiro Sakakibara; Masahiro Hasebe; Masashi Hattori
Original assignee: Aisin AW Co Ltd
Current assignee: Aisin AW Co Ltd
Priority date: 1985-07-10
Filing date: 1986-07-09
Publication date: 1987-01-15
Also published as: GB8616734D0; US4735598A; GB2177169A; GB2177169B

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine kontinuierlich veränderbare Keilriementransmission und insbesondere auf eine solche Transmission, die bei Kraftfahrzeugen einsetzbar ist.

Im allgemeinen bestehen kontinuierlich veränderbare Keilriementransmissionen (CVT) des zuvor erwähnten Typs aus einer primären und sekundären Riemenscheibe, von denen jede aus einer beweglichen und einer festen Riemenscheibenhälfte besteht, wobei ein metallischer Riemen um die beiden Riemenscheiben gelegt ist. Das Antriebsverhältnis wird eingestellt durch das Verschieben der beweglichen Scheibenhälfte mittels hydraulischer Kolben.

Weil sich die kontinuierlich veränderbaren Transmissionen auf eine hydraulisch aufgebrachte Energie beziehen, erfordern sie eine Ölpumpe und einen hydraulischen Kreis, wodurch die Transmission hinsichtlich ihres Aufbaus kompliziert wird. Ausserdem üben derartige Systeme eine unnötig hohe Klemmkraft auf den Riemen aus, woraus ein reduzierter Transmissionswirkungsgrad und eine geringe Riemenlebensdauer resultieren. Wenn weiterhin ein Druckabfall im hydraulischen System auftritt, so wird die Klemmkraft auf den Riemen unzureichend, so dass eine geeignete Kraftübertragung nicht möglich ist.

Um derartige Probleme bei einer kontinuierlich veränderbaren Keilriementransmission zu überwinden, hat man kürzlich im Zusammenhang mit der US-PS 45 04 247 einen Vorschlag unterbreitet, bei dem die beweglichen Scheibenhälften der primären und sekundären Riemenscheibe mit einem Lastnockenmechanismus versehen werden, welcher entsprechend dem aufgebrachten Drehmoment Axialkräfte ausübt. Die Lastnockenmechanismen sind durch ein Lenkersystem miteinander verbunden, so dass die durch die Lastnocken erzeugten Axialkräfte sich auf beide Riemenscheiben auswirken. Der Selektor für das Antriebsverhältnis ist auf der beweglichen Scheibenhälfte der primären Riemenscheibe vorgesehen, um das gewünschte Aniriebsverhältnis einzurichten.

Während grundsätzlich diese Transmission einerseits zufriedenstellend ist, da diese Transmission entsprechend der Drehmomentenbelastung eine Axialkraft erzeugt und somit keine übermässige Klemmwirkung auf den Riemen ausgeübt wird. Jedoch ist dieses System konstruktiv kompliziert aufgrund der Tatsache, dass die Lastnockenmechanismen der primären und sekundären Riemenscheibe durch ein Lenkersystem miteinander verbunden sind. Ebenso werden die Reaktionskräfte der durch den Selektor in Form von Gurtklemmkräften erzeugten Axialkräfte auf das Transmissionsgehäuse übertragen, so dass das Gehäuse beträchtlich steif ausgebildet sein muss.

Wenn bei kontinuierlich veränderbaren Keilriementransmissionen die beweglichen Scheibenhälften der beiden Riemenscheiben im gleichen Betrag verschoben werden, wenn das Antriebsverhältnis geändert wird, so wären die Verschiebungen der Scheibenhälften unterschiedlich von der richtigen und geeigneten Verschiebung, die durch den Riemen bestimmt wird. Entsprechend der Darstellung in Fig. 17 unterscheiden sich die Verschiebung (A) der beweglichen Scheibenhälfte der primären Riemenscheibe und die Verschiebung (B) der beweglichen Scheibe der sekundären Riemenscheibe, beide bestimmt durch den Riemen, voneinander über den gesamten Bereich des Drehmomentenverhältnisses. Der Unterschied (d) der Verschiebungen ist am grössten bei einem Drehmomentenverhältnis von 1 und nimmt graduell in Richtung auf die beiden Extreme zu, d. h. in Richtung auf den Schnellgang (O/D) und den langsamen Gang (U/D). Da jedoch die beweglichen Scheibenhälften der beiden Riemenscheiben gleicherweise bei dem vorerwähnten kontinuierlichen Transmissionssystem verschoben werden, unterscheiden sich die Verschiebungen von ihren richtigen, geeigneten Verschiebungen.

Bei der zuvor erwähnten kontinuierlich veränderbaren Transmission wird der Unterschied der Verschiebung durch Verschieben der Lastnockenmechanismen absorbiert. Jedoch übertragen kontinuierlich veränderbare Transmissionen, die für Kraftfahrzeuge eingesetzt werden, nicht nur ein positives Drehmoment, das vom Motor kommt, sondern auch ein negatives Drehmoment, welches beim Motorbremsen aufgebracht wird. Der Lastnockenaufbau wird um einen grossen Betrag verschoben, wenn die Richtung des übertragenen Drehmomentes umgekehrt wird, woraus eine Fluktuation des Drehmomentes aufgrund des rapiden Wechsels der Relativdrehung der Lastnockenmechanismen entsteht. Dies wiederum führt zu einer Reduzierung der Lebensdauer der Lastnockenmechanismen und zu einer Beeinträchtigung des gesamten Wirkungsgrades.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine kontinuierlich veränderbare Keilriementransmission zu schaffen, die die vorgenannten Probleme mit einer einfachen konstruktiven Lösung überwindet.

Diese Aufgabe wird insbesondere dadurch gelöst, dass die Betätigungsmechanismen, die die beweglichen Scheibenhälften der primären und sekundären Riemenscheiben verschieben, drehmomentenmässig über eine Gegenwelle miteinander verbunden sind.

Dies reduziert die Axialverschiebung des Lastnockenmechanismus und verbessert die Zuverlässigkeit und den Wirkungsgrad der kontinuierlich veränderbaren Keilriementransmission durch Anordnung der Betätigungsmittel für das axiale Verschieben der beweglichen Scheibenhälften derart, dass die axialen Verschiebungen der beweglichen Scheibenhälften an die richtigen Verschiebungen angepasst sind, wie sie vom Riemen selbst bestimmt werden.

Die vorliegende Erfindung umfasst einen Lastnockenmechanismus an zumindest einer Riemenscheibe. Dieser Lastnockenmechanismus übt eine Axialkraft auf die Riemenscheibe aus und zwar entsprechend dem zu übertragenden Drehmoment. Ausserdem umfasst die Erfindung die Betätigungseinrichtung, die die beweglichen Scheibenhälften der beiden Riemenscheiben in Axialrichtung verschiebt.

Die an beiden Riemenscheiben auftretenden Axialkräfte werden entweder direkt oder über die Betätigungseinrichtung und den Lastnockenmechanismus auf die zugehörige Welle übertragen. Wie bereits erwähnt, befindet sich eine Gegenwelle zwischen der primären und sekundären Welle, die jeweils mit einer Riemenscheibe bestückt ist. Die Gegenwelle selbst ist mit einer Schaltantriebseinrichtung verbunden. Ausserdem ist sie über ein Getriebe mit der Betätigungseinrichtung auf der primären und sekundären Welle verbunden. Die beweglichen Scheibenhälften der beiden Riemenscheiben werden in Axialrichtung eingestellt durch Drehen eines Teils des Betätigungsmechanismus relativ zu einem anderen Teil, und zwar durch die Drehung der Gegenwelle.

Vorzugsweise besteht zumindest eine der Betätigungseinrichtungen, beispielsweise die Betätigungseinrichtung auf der sekundären Welle, aus einem Nockenmechanismus mit ungleichförmigem Hub. Dieser Mechanismus verschiebt sich nicht-linear in Axialrichtung hinsichtlich des Drehwinkels, um die Axialverschiebungen der beweglichen Scheibenhälften der beiden Riemenscheiben an die richtigen Verschiebungen anzupassen, die durch den Riemen bestimmt sind.

Alternativ kann eines oder können beide Getriebe ein nicht-lineares Getriebe sein, bestehend aus nicht-kreisförmigen Zahnrädern, um die Verschiebungen der beweglichen Scheibenhälften der beiden Riemenscheiben an ihre richtigen Verschiebungen anzupassen, die durch den Riemen bestimmt sind, und zwar durch eine nicht-lineare Drehung der Betätigungseinrichtung.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der in den Zeichnungen rein schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele. Es zeigt:

Fig. 1 eine Querschnittsansicht einer ersten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 2 eine Querschnittsansicht einer zweiten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 3 eine Querschnittsansicht einer dritten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 4 eine Querschnittsansicht einer vierten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 5 eine Vorderansicht eines Rollennockenmechanismus, wie er bei der vierten Ausführungsform verwendet wird,

Fig. 6 die Bewegungen der Betätigungsmittel an der primären und sekundären Welle der fünften Ausführungsform,

Fig. 7 eine Querschnittsansicht einer sechsten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 8 eine Vorderansicht eines Rollennockenmechanismus, der bei der vierten Ausführungsform verwendet wird,

Fig. 9 eine Querschnittsansicht einer siebten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 10 eine Vorderansicht des bei der siebten Ausführungsform verwendeten Mechanismus mit ungleichförmigem Hub,

Fig. 11 Bewegungen der beiden Betätigungsmittel entsprechend der siebten Ausführungsform,

Fig. 12 eine Querschnittsansicht einer achten Ausführungsform,

Fig. 13 eine Seitenansicht eines bei der achten Ausführungsform im Zusammenhang mit einem Schongang bzw. Schnellgang verwendeten, nicht-linearen Getriebes,

Fig. 14 eine Seitenansicht eines bei der achten Ausführungsform im Langsamgang verwendeten, nicht-linearen Getriebes,

Fig. 15 das Verhältnis zwischen den Drehwinkeln der Gegenwelle und des Kugelgewindemechanismus,

Fig. 16 das Übersetzungsverhältnis der nicht-kreisförmigen Zahnräder im Verhältnis zum Drehwinkel der Gegenwelle, und

Fig. 17 die richtigen Verschiebungen der beweglichen Scheibenhälften sowohl der primären als auch der sekundären Riemenscheiben, bestimmt durch den Riemen.

Entsprechend der Darstellung in Fig. 1 umfasst die kontinuierlich veränderbare Keilriementransmission (1₁) entsprechend der ersten Ausführungsform der Erfindung eine Primärwelle (2), die direkt an den Motor angeschlossen ist, und eine angetrieben mit den Rädern verbundene Sekundärwelle (3), wobei auf die Primärwelle (2) eine Primärriemenscheibe (5) und auf die Sekundärwelle (3) eine Sekundärriemenscheibe (6) aufgesetzt ist, wobei ein Endlosriemen (B) zwischen den Riemenscheiben (5, 6) angeordnet ist. Die Primärriemenscheibe (5) besteht aus einer beweglichen Scheibenhälfte (7) und einer festen Scheibenhälfte (9), wobei diese Scheibenhälften in Axialrichtung relativ zueinander verschiebbar sind. Ein Nabenabschnitt (7 a) der beweglichen Scheibenhälfte (7) ist drehbar und verschiebbar auf der Welle (2) angebracht und ist mit dem Nabenabschnitt (9 a) der festen Scheibe durch einen Kugelkeil (10) verbunden, der nur eine relativ kleine Bewegung erlaubt. Ein Lastnockenmechanismus (11) befindet sich zwischen der Rückseite des Flanschabschnittes (9 a) der festen Scheibenhälfte (9) und einem Flanschabschnitt (2 a) vergrösserten Durchmessers auf der Welle (2). Dieser Lastnockenmechanismus besteht aus einem beweglichen Laufring (12), einem festen Laufring (13) und mehreren konischen Rollen (15), wobei der bewegliche Laufring (12) mit der festen Scheibenhälfte (9) über einen Keil verbunden ist und über eine Tellerfeder (14) gegen die Rückseite des Flanschabschnittes (9 a) gepresst wird. Der feste Laufring (13) ist am Flanschabschnitt (2 a) befestigt und stützt sich über ein Lager (16) am nicht dargestellten Gehäuse drehbar ab. Die gegenüberliegenden Flächen der Laufringe (12, 13) sind mit den dazwischen eingeklemmten konischen Rollen (15) wellenförmig ausgebildet, um so auf die Scheibenhälfte (9) entsprechend dem zwischen den Laufringen (12, 13) übertragenen positiven oder negativen Drehmoment eine Axialkraft (F _p) auszuüben.

Ein abgestufter Kragen (19) ist an dem Ende der Welle (2) durch eine Mutter (17) befestigt. Der Kragen (19) und folglich die Welle (2) werden durch ein Lager (20) abgestützt. Ein Kugelgewindemechanismus (21), der die Betätigungsmittel für das Ändern des Antriebsdrehmomentverhältnisses umfasst, befindet sich zwischen dem Kragen (19) und der Rückseite des Flanschabschnittes (7 b) der Scheibenhälfte (7). Der Kugelgewindemechanismus (21) umfasst einen Innengewindeabschnitt (22), einen Aussengewindeabschnitt (23) und eine Vielzahl von Kugeln (25), und ebenso zwei Zahnräder (26, 27) mit einer unterschiedlichen Anzahl von Zähnen. Das Zahnrad mit der grösseren Anzahl von Zähnen (26) ist am Innengewindeabschnitt (22) befestigt, während das andere Zahnrad mit der kleineren Anzahl von Zähnen (27) an ihrer Nabe (27 a) über ein Nadellager an der Welle (2) befestigt ist. Die Nabe (27 a) ist verschiebbar über einen Kugelkeil (29) mit dem Aussengewindeabschnitt (23) verbunden, so dass nur eine Gleitbewegung in Axialrichtung möglich ist. Ein Ende des Aussengewindeabschnittes (23) steht in Berührung mit der Rückseite des Flanschabschnittes (7 b) über ein Axiallager (30), während das andere Ende des Zahnrades (27) über ein Axiallager (31) mit der Endfläche des Kragens (19) in Berührung steht. Ein anderes Axiallager (32) befindet sich zwischen den gegenüberliegenden Flächen der Zahnräder (26, 27).

Die Sekundärscheibe (6) umfasst ebenso ein Paar von Scheibenhälften (33, 35), wobei der Nabenabschnitt (33 a) der beweglichen Scheibenhälfte (33) drehbar und verschiebbar auf der Welle (3) angebracht ist. Der Nabenabschnitt (33 a) ist über einen Kugelkeil (36) mit dem Nabenabschnitt (35 a) der festen Scheibenhälfte (35) verbunden, um so nur eine relative Gleitbewegung zu gestatten.

Wie bei der Primärriemenscheibe (5) befindet sich zwischen der Rückseite des Flanschabschnittes (35 b) der festen Scheibenhälfte (35) und dem am Ende der Welle (3) mit einer Mutter (38) befestigten Kragen (37) ein Lastnockenmechanismus, der aus einem festen Laufring (39), der in einem Stück mit dem Kragen (37) ausgebildet ist, einem beweglichen Laufring (40), konischen Rollen (41) und einer Tellerfeder (42) steht. Ebenso wie die Primärriemenscheibe besteht ein Kugelgewindemechanismus (50) aus einem Innengewindeabschnitt (45), einem Aussengewindeabschnitt (46), Kugeln, einem grossen Zahnrad (47), einem kleinen Zahnrad (49) und einem Kugelkeil (48), der zwischen der Rückseite des Flanschabschnittes (33 b) der beweglichen Scheibenhälfte (33) und dem Flanschabschnitt (3 a) vergrösserten Durchmessers auf der Welle (3) angeordnet ist. In der Figur bezeichnen die Bezugszeichen (51, 52) die die Welle (3) abstützenden Lager und die Bezugszeichen (53, 55, 56) die Axiallager, die die von der Scheibenhälfte (33) ausgeübten Axialkräfte (F ₂) aufnehmen.

Zwischen der Primärwelle (2) und der Sekundärwelle (3) befindet sich eine Gegenwelle (57), deren Enden von Lagern (59, 60) gehalten werden. Auf einem Ende der Gegenwelle sind ein grosses Zahnrad (61) und ein kleines Zahnrad (62) durch Keile befestigt, wobei die Zahnräder (61, 62) jeweils mit dem kleinen Zahnrad (27) und dem grossen Zahnrad (26) des Kugelgewindemechanismus (21) auf der Primärwelle in Eingriff stehen. Am anderen Ende der Welle (57) sind ein grosses Zahnrad (63) und ein kleines Zahnrad (65) durch Keile befestigt, wobei die Zahnräder (63, 65) jeweils mit dem kleinen Zahnrad (49) und dem grossen Zahnrad (47) des Kugelgewindemechanismus (50) der Sekundärwelle in Eingriff stehen. Ein Schneckenrad (66), das durch einen Keil auf der Welle (57) befestigt ist, steht in Gewindeeingriff mit einer Schnecke (67), die antriebsmässig mit einem Verschiebeantriebsmittel, wie einem Motor, verbunden ist.

Bei der zuvor beschriebenen ersten Ausführungsform wird die Drehung der Primärwelle (2) aufgrund des Motorausgangs über den Flanschabschnitt (2 a) auf den festen Laufring (13) des Lastnockenmechanismus (11) übertragen und dann über die konischen Rollen (15) und den beweglichen Laufring (12) auf die Scheibenhälfte (9) der Primärriemenscheibe (5). Eine Axialkraft (F _p), entsprechend dem zwischen der festen und der beweglichen Scheibenhälfte (13, 12) des Lastnockenmechanismus übertragenen Drehmoment, entsprechend dem auf die Welle (2) aufgebrachten Eingangsdrehmoment wird über die Tellerfeder (14) auf die Rückseite der Scheibenhälfte (9) ausgeübt. Zugleich wird mit dem Kugelschraubenmechanismus (21) in einer festen Axiallage entsprechend dem bestimmten Antriebsverhältnis eine Axialkraft (F _p) gleicher Grösse über das Axiallager (30) auf die Rückseite der Scheibenhälfte (8) ausgeübt. So hält die Primärriemenscheibe (5) den Riemen (B) unter einer Klemmkraft (F _p) entsprechend dem Eingangsdrehmoment. Die Reaktionskraft auf die Scheibenhälfte (9) wird durch den Flanschabschnitt (2 a) auf der Welle (2) über den Lastnockenmechanismus (11) getragen. Die Reaktionskraft auf die Scheibe (7) wird durch den Kragen (19) und die auf der Welle (2) befestigte Mutter (17) über das Axiallager (30), den Kugelgewindemechanismus (21) und das Axiallager (31) getragen. Das auf die Riemenscheibe (5) wirkende Drehmoment, die sich dank des Kugelkeils (10) in einem Stück dreht, wird über den Riemen (B) auf die zweite Riemenscheibe (6) übertragen, und weiterhin über den Lastnockenmechanismus (43) auf die Sekundärwelle (3). Zugleich wird entsprechend zu dem auf die Sekundärwelle zu übertragenden Ausgangsdrehmoment eine Axialkraft über die Tellerfeder (42) durch den Lastnockenmechanismus (43) auf die Scheibenhälfte (35) übertragen, während die Reaktionskraft (F _s) vom Kugelgewindemechanismus (50) auf die Rückseite der Scheibenhälfte (33) wirkt, die sich in einem festen Zustand befindet. So hält die Sekundärriemenscheibe (6) ebenso den Riemen (B) entsprechend dem Ausgangsdrehmoment unter einer Klemmkraft (F _s). Die Reaktionskraft auf die Scheibenhälfte (35) wird über den Lastnockenmechanismus (43) durch die an der Welle (3) befestigte Mutter (38) abgestützt. Die Reaktionskraft auf die Scheibenhälfte (33) wird über das Axiallager (53), den Kugelgewindemechanismus (50) und das Axiallager (55) durch den Flanschabschnitt (30 a) der Welle (3) abgestützt. Bei der oben genannten Erläuterung werden während der Transmission beide Tellerfedern (14, 42), wie sie in der Zeichnung dargestellt sind, durch Axialkräfte (F _p, F _s) überwunden, die durch die Lastnockenmechanismen (11, 43) erzeugt werden, und werden gegen die Scheibenhälfte (9) und den beweglichen Laufring (12) oder die Scheibenhälfte (35) und den beweglichen Laufring (40) zusammengedrückt, ohne dass Spalte dazwischen verbleiben.

Obwohl die vorstehende Erläuterung für den Fall der Übertragung eines positiven Drehmomentes vom Motor zu den Rädern erfolgt, wirkt bei einer negativen Drehmomentübertragung von den Rädern zum Motor, beispielsweise beim Motorbremsen, die Sekundärwelle als Eingangswelle und die Primärwelle als Ausgangswelle, und zwar mit der Ermöglichung einer Kraftübertragung unter Axialkräften entsprechend dem auf gleiche Weise übertragenen Drehmoment. Während des Überganges von der positiven zur negativen Drehmomentübertragung und umgekehrt können die notwendigen Klemmkräfte auf den Riemen durch die Tellerfedern bzw. gewölbten Federn (14, 42) aufrecht erhalten werden, obwohl die Axialkräfte (F _p, F _s) momentan nahezu Null werden und in einem Durchhang der Lastnockenmechanismen (11, 43) resultieren, was aufgrund des Umkehrens der Richtung der Drehmomentenübertragung der Fall ist.

Um das Antriebsverhältnis der vorhandenen kontinuierlich veränderbaren Keilriementransmission zu ändern, wird die Drehung des Motors, der aniriebsmässig mit der Schnecke (67) verbunden ist, entsprechend verschiedener Parameter gesteuert, die den Betriebszustand des Fahrzeuges repräsentieren,wie beispielsweise die Fahrzeuggeschwindigkeit, die Drosseleinstellung und die Motordrehzahl. Beispielsweise durch Drehen der Schnecke (67) im Uhrzeigersinn oder in Richtung zum Heraufschalten, wird das Schneckenrad (66) im Uhrzeigersinn gedreht, wenn eine Betrachtung von der rechten Seite der Figur erfolgt. Dadurch werden über die Gegenwelle (57) die Zahnräder (61, 62, 63, 65) gedreht. Dies verursacht ein Drehen der Zahnräder (26, 27) des Kugelgewindemechanismus (21) auf der Primärwelle im Gegenuhrzeigersinn, wobei das kleinere Zahnrad (27) sich schneller dreht als das grössere Zahnrad (26), und zwar wegen des Unterschiedes der Zähnezahl. Somit dreht sich der Aussengewindeabschnitt (23) infolge des Kugelkeils (29) mit dem Zahnrad (27) und dreht sich im Vergleich zum Innengewindeabschnitt (22), welcher sich mit dem Zahnrad (26) zusammen dreht, schneller. Dadurch wird der Kugelgewindemechanismus, der aus einem rechtsgängigen Gewinde besteht, veranlasst, nach rechts zu expandieren, wodurch die bewegliche Scheibenhälfte (7) über das Axiallager (30) verschoben wird, um den Spalt zwischen den Scheibenhälften (7, 9) zu reduzieren. Ausserdem wird dadurch der wirksame Durchmesser des Riemens (B) vergrössert. Aufgrund der relativen Drehung der Zahnräder (49, 47) des Kugelgewindemechanismus (50) im Gegenuhrzeigersinn auf der Sekundärwelle durch die Zahnräder (63, 65) dreht sich der Aussengewindeabschnitt (46), welcher sich mit dem Zahnrad (49) dreht, schneller im Vergleich zum Innengewindeabschnitt (45), der sich mit dem Zahnrad (47) dreht. Daraus resultiert ein Zusammenziehen des aus einem rechtsgängigen Gewinde bestehenden Kugelgewindemechanismus nach rechts. Daraus wiederum ergibt sich ein Verschieben der beweglichen Scheibenhälfte (33) und somit ein Vergrössern der Spalte zwischen den Scheibenhälften (33, 35). Dies führt zu einer Reduzierung des wirksamen Durchmessers des Riemens (B). Obwohl die Aussengewindeabschnitte (23, 46) der Kugelgewindemechanismen (21, 50) sich relativ zu den Innengewindeabschnitten(22, 45) bewegen, kann das Kämmen zwischen den Zahnrädern ohne die Verwendung von Zahnrädern grosser Dicke aufrecht erhalten werden, da die Aussengewindeabschnitte (23, 46) mit den Zahnrädern (27, 49) verbunden sind, was über die Kugelkeile (29, 48) erfolgt.

Durch Drehen der Schnecke (67) im Gegenuhrzeigersinn oder beim Herunterschalten wird der zuvor beschriebene Heraufschaltprozess umgekehrt, indem der Kugelgewindemechanismus (21) auf der Primärwelle sich nach links zusammenzieht und der Kugelgewindemchanismus (50) auf der Sekundärwelle sich nach links expandiert, wobei beide Riemenscheiben (5, 6) zum Herunterschalten verschoben werden.

Während der Energieübertragung über diese Transmission wirken die von den Lastnockenmechanismen (11, 43) erzeugten Axialkräfte (F _p, F ₂) (nachfolgend gleichermassen mit (F) bezeichnet) über die beweglichen Laufringe (12, 40) auf die Scheibenhälften (9, 35). Gleichzeitig wirken diese Kräfte über die festen Scheibenhälften (13, 39) auf die Wellen (2, 3). Die Axialkräfte (F), die auf die festen Scheibenhälften (9, 35) wirken, sind dahingehend wirksam, über die beweglichen Scheibenhälften (7, 33) und weiterhin über die Axiallager (30, 53) gegen die Aussengewindeabschnitte (23, 46) der Kugelgewindemechanismen (21, 50) zu stossen. Ebenso wirken die auf die Wellen (2, 3) wirkenden Axialkräfte (F) hinsichtlich eines Stossens der Innengewindeabschnitte (22, 45) über den Kragen (19) oder den Flanschabschnitt (3 a), die Axiallager (31, 55), die Zahnräder (27, 49) und die Axiallager (32, 56). Daher werden der Kugelgewindemechanismus (21, 50) auf der Primär- und Sekundärwelle jederzeit während der Kraftübertragung einer Kompressionskraft unterworfen und es wird aufgrund dieser Kraft ein Drehmoment erzeugt. In anderen Worten bedeutet dies, dass auf der Primärwelle das grössere Zahnrad (26) und das kleinere Zahnrad (27) jeweils ein im Gegenuhrzeigersinn bzw. im Uhrzeigersinn gerichtetes Drehmoment (T _{p 1,} T _{p 2}) erzeugen, während auf der Sekundärwelle das grössere Zahnrad (47) und das kleinere Zahnrad (49) jeweils ein im Uhrzeigersinn bzw. im Gegenuhrzeigersinn wirkendes Drehmoment (T _{s 1,} T _{s 2}) erzeugen. Diese Drehmomente werden jeweils auf die Zahnräder (62, 61, 65, 63) der Gegenwelle (T _{p 1′}, T _{p 2′}, T _{s 1′}, T _{s 2′}) übertragen und verursachen aufgrund des Übersetzungsverhältnisses am primären Ende der Welle (57) ein im Gegenuhrzeigersinn wirkendes Drehmoment (T _{p 2′}-T _{p 1′}) und am sekundären Ende der Welle (57) ein im Uhrzeigersinn gerichtetes Drehmoment (T _{s 2′}-T _{s 1′}). In anderen Worten bedeutet dies, dass jederzeit ein Paar von gegenwirkenden, auf die Gegenwelle einwirkenden Drehmomenten existiert, während die Transmission eine Kraft überträgt. Daher ist es ausreichend, eine Antriebskraft aufzubringen, die dem Unterschied zwischen diesen gegenwirkenden Drehmomenten äquivalent ist, um die Welle (57) zu drehen. Daher kann die Welle (57) bei geringer Kraft rasch und weich ansprechen.

Bei einem konstanten Antriebsverhältnis werden die Kugelgewinde mechanisch durch die Schnecke immobilisiert.

Als nächstes wird nun die zweite Ausführungsform der Erfindung anhand der Fig. 2 beschrieben.

Im Gegensatz zur ersten Ausführungsform, bei der die Drehung der Gegenwelle (57) sowohl auf die Innengewindeabschnitte (22, 45) als auch auf die Aussengewindeabschnitte (23, 46) der Kugelgewindemechanismen (21, 50) übertragen wird, ist bei dieser Ausführungsform einer der Gewindeabschnitte, beispielsweise der Aussengewindeabschnitt (23, 46), fest und nicht drehbar. Hinsichtlich einer weiteren Präzisierung sind mit den Innengewindeabschnitten (23, 46) verbundene Teile (27′, 49′) mit den Aussengewindeabschnitten (23, 46) verbunden und stehen in Eingriff mit einem inneren Keil (70 a), der am Gehäuse (70) ausgebildet ist, um sie an einer Drehung zu hindern.

So wird die Drehung der Gegenwelle (47) durch die Zahnräder (62, 65) auf die Zahnräder (26, 47) der Kugelgewindemechanismen (21, 50) der Primär- und Sekundärwelle übertragen, um nur die Innengewindeabschnitte (22, 45) zu drehen. Da die Aussengewindeabschnitte (23, 46) durch die Teile (27′, 49′) an einer Drehung gehindert sind, drehen sich die Innengewindeabschnitte (42, 45) und die Aussengewindeabschnitte (23, 46) relativ zueinander, wobei sich die Aussengewindeabschnitte (23, 46) entsprechend der Drehrichtung der Gegenwelle (57) axial bewegen, was zu einer Einstellung der beweglichen Scheibenhälften (7, 33) in ihre Axialstellungen führt.

Die dritte Ausführungsform der Erfindung soll nun unter Bezugnahme auf Fig. 3 beschrieben werden.

Bei der dritten Ausführungsform wird anstatt des Kugelgewindemechanismus der ersten Ausführungsform ein übliches Gewinde, wie ein quadratisches Gewinde, verwendet. Der Lastnockenmechanismus auf der Primärwelle ist am nächsten zur beweglichen Scheibenhälfte angeordnet. Der Gewindemechanismus (21′, 50′) auf der primären und sekundären Welle besteht aus Innengewindeabschnitten (22′, 45′) und Aussengewindeabschnitten (23′, 46′), die jeweils ein übliches Gewinde, wie ein quadratisches Gewinde, haben. Die Innengewindeabschnitte (22′, 45′) sind über Kugelkeile (29, 48) mit den Nabenabschnitten der Zahnräder (26, 47) verbunden, wobei Federn (73, 75) zusammengedrückt zwischen den Enden der Nabenabschnitte und Flansche (22 a′, 45 a′) angeordnet sind, wobei diese Flansche an den Enden der Innengewindeabschnitte (22′, 45′) ausgebildet sind, so dass die Zahnräder (26, 47) in Berührung mit den Axiallagern (32, 56) stehen und die Enden der Innengewindeabschnitte (22′, 45′) gegen die Rückseiten der beweglichen Scheibenhälften (7, 33) gedrückt werden, was über die Axiallager 30, 53) erfolgt. Die Aussengewindeabschnitte (23′, 46′) weisen integral damit ausgebildete Zahnräder (47, 49) auf. Sie sind gegenüber dem Lastnockenmechanismus (11) (auf der primären Welle) und dem Flanschabschnitt (3 a) (auf der sekundären Welle) über Axiallager (31, 45) angeordnet. Der Lastnockenmechanismus (11) auf der primären Welle besteht aus einem festen Laufring (13), der an einem Ende der primären Welle durch eine Mutter (17) befestigt ist, und einem beweglichen Laufring (12), der durch Keile mit dem Ende des Nabenabschnittes der festen Scheibenhälfte (9) verbunden ist. Der Schraubenmechanismus (21′, 50′) kann einen reduzierten Durchmesser haben und zwar infolge der Abwesenheit der Kugeln. Dies ermöglicht die Anordnung der Kugelkeile (10, 36) zwischen beweglichen und festen Scheibenhälften (7, 9; 33, 35) auf derselben Seite wie der Gewindemechanismus. Die Lastnockenmechanismen werden durch gewölbte Federn bzw. Tellerfedern so gedrückt, dass die Enden der Laufringe stets mit den Rollen (15, 41) in Berührung stehen. Ein Abgabezahnrad (76) des Motors (M), der als Schaltantrieb dient, kämmt mit einem auf der Gegenwelle (57) angebrachten Zahnrad, beispielsweise dem Zahnrad (61).

So wird die Drehung der primären Welle (2) über den Lastnockenmechanismus (11) auf die feste Scheibenhälfte (9) und auf die bewegliche Scheibenhälfte (7), und dann über den Riemen (B) auf die sekundäre Riemenscheibe (6) und dann durch den Lastnockenmechanismus (43) auf die sekundäre Welle übertragen. Die Änderung des Antriebsverhältnisses wird dadurch erreicht, dass die Gegenwelle (57) über Zahnräder (76, 61) durch den Motor (M) gedreht wird und dies veranlasst eine Relativdrehung zwischen den Innengewindeabschnitten (22′, 45′) und den Aussengewindeabschnitten (23′, 46′), was wiederum die Axialverschiebung der Innengewindeabschnitte (22′, 45′) der beweglichen Scheibenhälften (7, 33) verursacht.

Bei der vorliegenden Erfindung werden die an den Riemenscheiben auftretenden Axialkräfte nicht direkt in ein Drehmoment umgewandelt, ohne dass die Gewinde grosse Steigungswinkel haben, weil die Betätigungsmittel aus einem üblichen Gewinde mit erheblichem Widerstand bestehen. Es existiert jedoch noch eine Tendenz zur Drehung der Innen- und Aussengewindeabschnitte der Schraubenmechanismen (21′, 50′) relativ zueinander, was dann deutlich wird, wenn eine Antriebskraft von der Gegenwelle (57) aufgebracht wird, so dass das Antriebsverhältnis mit einer geringen Antriebskraft geändert werden kann.

Eine Ausführungsform der Erfindung, die Nockenmechanismen als Betätigungsmittel verwendet, soll nun beschrieben werden. Da der konstruktive Aufbau der primären Welle und der Gegenwelle identisch mit der ersten Ausführungsform ist, werden dieselben Teile mit denselben Bezugszeichen versehen und hier die diesbezügliche Beschreibung weggelassen.

Entsprechend der Darstellung in Fig. 4 besteht die sekundäre Riemenscheibe (6) der vierten Ausführungsform aus zwei Scheibenhälften (31, 35), wobei der Nabenabschnitt (33 a) der beweglichen Scheibenhälfte (33) drehbar und verschiebbar auf der Welle (3) befestigt und mit dem Nabenabschnitt der festen Scheibenhälfte (35) über einen Kugelkeil (36) verbunden ist, so dass nur eine axiale Gleitbewegung möglich ist (siehe Zeichnung). Zwischen der Rückseite des Flanschabschnittes (35 b) der festen Scheibenhälfte (35) und dem festen Laufring (39), der am Ende der Welle (3) durch eine Mutter (38) befestigt ist, ist ein Lastnockenmechanismus (43) eingesetzt, der aus einem beweglichen Laufring (40), konischen Rollen (41) und einer gewölbten oder Tellerfeder (42) besteht. Ein Rollennockenmechanismus (71), der den Betätigungsmechanismus umfasst, ist zwischen den Flanschabschnitt (3 a) der Welle (3) und der Rückseite des Flanschabschnittes (33 b) der beweglichen Scheibenhälfte (33) eingesetzt. Entsprechend der Darstellung in Fig. 5 besteht der Rollennockenmechanismus aus einem beweglichen Endnocken (74), dem Stützendnocken (75) und verschiedenen Rollen (76), die zwischen den beiden Endnocken angeordnet sind. Die Rollen (76) sind über den Umfang verteilt und werden durch den Ring (77) in ihren bestimmten Winkelstellungen gehalten. Die Rollen bewegen sich in Axialrichtung entweder linear oder nicht-linear hinsichtlich dem relativen Drehwinkel zwischen den beiden Endnocken (74, 75). Ein grosses Zahnrad (47) ist integral mit dem stützenden Endnocken (75) ausgebildet, während der Nabenabschnitt eines kleinen Zahnrades (49) über den Kugelkeil (48) mit der Innenfläche des Nabenabschnittes des beweglichen Endnockens (74) verbunden ist. (51, 52) bezeichnen Lager, die die Welle (3) stützen. (53, 55, 56) bezeichnen Axiallager, die die von der Scheibenhälfte (33) ausgeübten Axialkräfte (F _s) abfangen. Im Drehmomentenübertragungszustand der vorbeschriebenen Art sind infolge der durch die Lastnockenmechanismen (11, 43) erzeugten Axialkräfte (F _p, F _s) gewölbte Federn oder Tellerfedern (14, 42) beide gegen den beweglichen Laufring (12) und die Scheibenhälfte (9) oder den beweglichen Laufring (40) und die Scheibenhälfte (35) zusammengedrückt, ohne dass dazwischen ein Spalt verbleibt.

Da die vorliegende Erfindung einen Aufbau der vorbeschriebenen Art vorsieht, wird dann, wenn die Schnecke (67) beispielsweise zum Heraufschalten im Uhrzeigersinn gedreht wird, das Schneckenrad (66) ebenfalls im Uhrzeigersinn gedreht, wodurch die Zahnräder (61, 62, 63, 65) durch die Gegenwelle (57) gedreht werden. Zahnräder (26, 27) der Kugelgewindemechanismen (21) auf der primären Welle werden daher im Gegenuhrzeigersinn gedreht, wodurch sich das kleinere Zahnrad (27) im Vergleich zum grösseren Zahnrad (26) schneller dreht, und zwar aufgrund des Unterschiedes der Zähnezahl. Da der Aussengewindeabschnitt (23), der sich über den Kugelkeil (29) zusammen mit dem Zahnrad (27) dreht, im Vergleich zum Innengewindeabschnitt (22), der sich mit dem Zahnrad (26) dreht, schneller dreht, expandiert der Kugelgewindemchanismus (21) nach rechts. Dies wiederum verursacht ein Verengen des Spaltes durch die bewegliche Scheibenhälfte (7), der diese von der festen Scheibenhälfte (9) trennt, um so den wirksamen Durchmesser des Riemens (B) zu vergrössern. Gleicherweise wird die Drehung der Gegenwelle (57) auf die Zahnräder (49, 47) des Nockenmechanismus (71) der sekundären Welle übertragen, was über die Zahnräder (63, 65) erfolgt. Da der stützende Endnocken (75), der sich mit dem Zahnrad (47) dreht, an einer Axialbewegung durch die Lager (56, 55) gehindert wird, kontraktiert der bewegliche Nocken (74), der sich mit dem Zahnrad (49) dreht, aufgrund der relativen Gegenuhrzeigersinndrehung zwischen den Zahnrädern (47, 49) nach rechts. Dadurch erweitert die bewegliche Scheibenhälfte (33) den Spalt zwischen ihr und der festen Scheibenhälfte (35). So wirken die beweglichen Scheibenhälften (7, 33) zusammen, hinsichtlich des Verschiebens und Einstellens des Riemens (B) in eine heraufgeschaltete Lage.

Wenn die Schnecke (67) im Gegenuhrzeigersinn gedreht wird oder ein Nachuntenschalten erfolgt, wird der vorgenannte Prozess umgekehrt, wobei der Kugelgewindemechanismus (21) auf der primären Welle nach links kontraktiert und der Nockenmechanismus (71) auf der sekundären Welle nach links expandiert, so dass die beweglichen Scheibenhälften (7, 33) der Riemenscheiben (5, 6) den Riemen (B) in die Herunterschaltrichtung verschieben.

Wie im Zusammenhang mit der ersten Ausführungsform erläutert worden ist, so wandelt auch bei dieser Ausführungsform der Kugelgewindemechanismus (21) die Axialkraft (F _p) der beweglichen Scheibenhälfte (7) in ein Drehmoment um und bringt dieses auf die Gegenwelle (57) an, wogegen der Rollennockenmechanismus (71) gleicherweise ein Drehmoment zwischen den Endnocken (74, 75) erzeugt, und zwar aufgrund der Axialkraft (F _s) von der beweglichen Scheibenhälfte (33). Auch dieses Drehmoment wird auf die Gegenwelle (57) angelegt. So kann wie bei der ersten Ausführungsform das Antriebsverhältnis mit einer geringen Antriebskraft äquivalent zum Unterschied zwischen den beiden Drehmomenten geändert werden.

Obwohl die vorstehende Erläuterung anhand eines Kugelgewindemechanismus (21) auf der primären Welle und anhand eines Nockenmechanismus (71) auf der sekundären Welle erfolgte, kann die Anordnung auch umgekehrt werden, indem nämlich der Nockenmechanismus (71) auf der primären Welle und der Kugelgewindemechanismus (21) auf der sekundären Welle angeordnet ist. Ebenso kann der Nockenmechanismus (71) sowohl auf der primären als auch auf der sekundären Welle verwendet werden.

Es soll nun die fünfte Ausführungsform der Erfindung beschrieben werden, die eine Teilmodifikation der vierten Ausführungsform ist.

Bei der fünften Ausführungsform besteht der Nockenmechanismus (71), der den Betätigungsmechanismus auf der sekundären Welle der vierten Ausführungsform ausmacht, aus einem nicht-gleichförmigen Hubnockenmechanismus. Wenn sich der als Betätigungsmechanismus auf der primären Welle dienende Kugelgewindemechanismus (21) hinsichtlich dem Drehwinkel in einem gleichförmigen Hub bewegt, was in Fig. 6 durch die Linie (D) angezeigt ist, so bewegt sich der bewegliche Endnocken (74) des ungleichförmigen Hubnockenmechanismus (71) mit einem nicht-gleichförmigen Hub entlang der Kurve (E), um den in Fig. 17 dargestellten Fehler (d) zu absorbieren.

Während so der Kugelgewindemechanismus (21) auf der Primärwelle bei gleichförmigem Hub expandiert und kontraktiert, um den wirksamen Durchmesser des Riemens (B) durch Verschieben der beweglichen Riemenscheibenhälfte (7) im Verhältnis zur festen Scheibenhälfte (9) über das Axiallager (30) zu ändern, kontraktiert und expandiert der nicht-gleichförmige Hubnockenmechanismus (71) auf der sekundären Welle mit einem ungleichförmigen Hub, um die bewegliche Scheibenhälfte (33) im Verhältnis zur festen Scheibenhälfte (35) zu verschieben. Die bewegliche Scheibenhälfte (7) auf der primären Welle, die sich mit gleichförmigem Hub bewegt, und die bewegliche Scheibenhälfte (35) auf der sekundären Welle, die sich mit nicht-gleichförmigem Hub bewegt, arbeiten dahingehend zusammen, den Fehler (d) (siehe Fig. 17) bei einem bestimmten Antriebsverhältnis zu absorbieren, indem die beweglichen Scheibenhälften (7, 33) in ihre richtigen Stellungen bewegt und eingestellt werden, bestimmt durch den Riemen (B).

Während des Übergangs von der positiven zur negativen Drehmomentenübertragung und umgekehrt treten in den Lastnockenmechanismen (11, 43) kleine Axialbewegungen auf, obwohl in diesen eine Relativdrehung auftritt, und zwar weil die beweglichen Scheibenhälften (7, 33) der Riemenscheiben (5, 6) in ihren richtigen Stellungen durch den Riemen (B) bestimmt sind und die konischen Rollen (15, 41) der Lastnockenmechanismen (11, 43) gegen den Boden von Trögen in den Nockenflächen positioniert werden. Jegliche Axialbewegung in den Lastnockenmechanismen wird durch die gewölbten Federn oder Tellerfedern (14, 42) absorbiert, um so die Klemmkräfte auf den Riemen während des Umkehrens der Drehmomentenübertragung aufrecht zu erhalten. Wenn ein negatives Drehmoment übertragen wird, so wirkt die sekundäre Welle als Eingangswelle, während die primäre Welle als Ausgangswelle wirkt, wobei die Kraft durch Klemmen des Riemens mit Axialkräften entsprechend dem übertragenen Drehmoment übertragen werden.

Die sechste Ausführungsform der Erfindung, die eine weitere Abänderung der vierten Ausführungsform ist, soll nun beschrieben werden, und zwar anhand von Fig. 7 und 8. Teile, die mit denen der vierten Ausführungsform gleich sind, haben dieselben Bezugszeichen und ihre Beschreibung wird hier weggelassen.

Die kontinuierliche veränderbare Keilriementransmission (1₆) entsprechend der vorliegenden Ausführungsform weist Rollennockenmechanismen (80, 71′) als Betätigungsmechanismen auf der primären bzw. sekundären Welle auf, wie dies in Fig. 7 dargestellt ist. Der Rollennockenmechanismus (71′), wie er in Fig. 8 dargestellt ist, hat einen Endnocken (81) mit einer sägezahnförmigen Nockenfläche (81 a), einer erforderlichen Kontur an einem Ende, wobei Rollen (82) an der Nockenfläche (81 a) anliegen. Das andere Ende des Nockens (81) liegt an der beweglichen Scheibenhälfte (33) an und zwar über Axiallager (53) und hat einen integral ausgebildeten Führungsabschnitt (81 b), welcher geführt ist, während eine Drehung durch das Gehäuse (70) über einen Kugelkeil (83) verhindert wird. Jede Rolle (82) stützt sich drehbar auf einem Stift (85) ab, welcher durch einen Arm (86) am Zahnrad (47) angebracht ist. Der Rollennockenmechanismus (80) auf der primären Welle ist ähnlich aufgebaut wie der Rollennockenmechanismus der sekundären Welle. Dies bedeutet, dass der Rollennockenmechanismus (80) einen Endnocken (87) mit einer Sägezahnnockenfläche (87 a) und Rollen (89) aufweist, die an der Nockenfläche anliegen, wobei das andere Ende des Nockens (87) gegen die bewegliche Scheibenhälfte (7) stösst, was über das Axiallager (30) erfolgt. Der Führungsabschnitt (87 b) des Nockens (87) ist verschiebbar, jedoch nicht-drehbar über einen Kugelkeil (90) durch das Gehäuse geführt. Rollen (89) sind drehbar auf Stiften (93) an den Enden der Arme (92) abgestützt, die vom Zahnrad (26) ausgehen. Die Zahnräder (26, 47) auf der primären und sekundären Welle haben dieselbe Zähnezahl und kämmen jeweils mit den Zahnrädern (62, 65), die an der Gegenwelle (57) befestigt sind. Bei der vorliegenden Ausführungsform sind die die beweglichen Scheibenhälften (7, 33) und die festen Scheibenhälften (9, 35) verbindenden Kugelteile (10, 36) an der Innenbohrung der Nockenmechanismen (71′, 80) angeordnet.

Bei der zuvor beschriebenen sechsten Ausführungsform wird die durch die Schnecke (67) veranlasste Drehung der Gegenwelle (57) über die Zahnräder (62, 65) auf die Zahnräder (26, 47) der primären und sekundären Welle übertragen. Dadurch drehen sich die Rollen (89) mit den Zahnrädern (26, 27) um die Wellen (2, 3), und zwar relativ zu den Endnocken (87, 81), die durch die Kugelkeile (90, 83) an einer Drehung gehindert sind. Somit bewegen sich beide Endnocken (87, 81) der Rollennockenmechanismen (80, 71′) axial und verschieben und stellen ein die beweglichen Scheibenhälften (7, 33) der primären und sekundären Riemenscheiben (5, 6), entsprechend dem ausgelegten und bestimmten Antriebsverhältnis.

Durch Verwendung eines gleichförmigen Hubnockenmechanismus für den Nockenmechanismus (8) der primären Welle und einen nicht-gleichförmigen Hubnockenmechanismus für den Nockenmechanismus (71′) der sekundären Welle können die beweglichen Scheibenhälften entsprechend ihren richtigen Verschiebungen eingestellt werden, und zwar bestimmt durch den Riemen (B) auf die gleiche Weise, wie bei der fünften Ausführungsform.

Die siebte Ausführungsform der Erfindung soll nun unter Bezugnahme auf Fig. 9 und 10 beschrieben werden. Bei dieser Ausführungsform haben ebenso die mit den vorherigen Beispielen übereinstimmenden Teile dieselben Bezugszeichen, so dass die diesbezügliche Beschreibung weggelassen werden kann.

Entsprechend der Darstellung in Fig. 9 umfasst beider kontinuierlich veränderbaren Keilriementransmission (1₇) der vorliegenden Erfindung das Betätigungsmittel (80′) der primären Welle einen nicht-gleichförmigen Hubnockenmechanismus, wobei das Betätigungsmittel (71′′) auf der sekundären Welle einen gleichförmigen Hubnockenmechanismus umfasst. Entsprechend der Darstellung in Fig. 10 im einzelnen, besteht der nicht-gleichförmige Hubnockenmechanismus (80′) aus einem Endnocken (87′) mit einer Nockenfläche (87 a′) gekrümmter Kontur und Rollen (89), die an der Nockenfläche (87 a′) anliegen. Der Endnocken (87′) stösst durch das Axiallager (30) an dessen anderem Ende gegen die bewegliche Scheibenhälfte (7) und steht über einen Kugelkeil (90) gleitbar mit dem Gehäuse (70) in Eingriff. Rollen (89) sind auf Armen (92) abgestützt, die sich am Zahnrad (26) befinden. Ein Laufring (95) zum Abstützen der Axialkraft befindet sich gegenüber der Nockenfläche (87 a′), wobei das Axiallager (96) zwischen dem Laufring (95) und dem Zahnrad (26) eingesetzt ist. Bei dem gleichförmigen Hubnockenmechanismus (71′′) stösst ein Endnocken (81′) mit einer einen gleichförmigen Hub erzeugenden Nockenfläche (81 a′) über das Axiallager (53) gegen die bewegliche Scheibenhälfte (33) und steht zugleich verschiebbar über einen Kugelkeil (85) mit dem Gehäuse (70) in Eingriff. Rollen (82) befinden sich über Arme (86) am Zahnrad (47) und liegen an einem Laufring (97) an, der gegenüber der Nockenfläche (81 a′) zum Abstützen der Axialkraft sich befindet, wobei ein Axiallager (99) zwischen dem Laufring (97) und dem Zahnrad (47) eingesetzt ist.

Entsprechend der vorliegenden Ausführungsform bewegen sich die Endnocken (87′, 81′) axial, wenn die Rollen (89, 82) der Betätigungsmittel (80′, 71′) durch Drehen der Gegenwelle (57) gedreht werden. Dabei bewegt sich der Endnocken (87′) der primären Welle, der eine nicht-gleichförmige Hubnockenwelle hat, mit einem ungleichförmigen Hub im Verhältnis zum Drehwinkel, wie dies in Fig. 11 durch die Kurve (F) angezeigt ist, während der Endnocken (81′) auf der sekundären Welle, welcher eine gleichförmige Hubnockenfläche hat, sich mit einem gleichförmigen Hub bewegt, wie dies in der selben Fig. durch die Linie (G) angegeben ist. So werden die beiden beweglichen Scheibenhälften (7, 33) durch ihre richtigen und geeigneten Verschiebungen, die vom Riemen (B) bestimmt werden, versetzt, um das gewünschte und erforderliche Antriebsverhältnis einzurichten. Die durch die beweglichen Scheibenhälften (7, 33) ausgeübten Kräfte wirken über Axiallager (30, 53) und Endnocken (87′, 81′) auf Rollen (89, 82). Jedoch da die Rollen (89, 82) direkt über Stützlaufringe (95, 97) und Axiallager (96, 99) durch Zahnräder (26, 47) abgestützt sind, die durch Axiallager (31, 45) daran gehindert werden, sich axial relativ zu den Wellen (2, 3) zu bewegen, werden keine Axialkräfte auf die Arme (92, 86) übertragen. Dadurch wird eine übermässige Belastung der Rollen (89, 82) vermieden und mit geringer Mühe eine schnelle Änderung des Antriebsverhältnisses ermöglicht.

Wenn die beweglichen Scheibenhälften der Riemenscheiben (5, 6) bei der fünften, sechsten und siebten Ausführungsform mit einem gleichförmigen Hub verschoben werden, so können die beweglichen Scheibenhälften auf beiden Riemenscheiben mit nicht-gleichförmigem Hub verschoben werden. Dagegen werden die Rollen gedreht und die Endnocken axial in den Hubnockenmechanismen der oben genannten Ausführungsformen verschoben, wobei dieses Verhältnis umgekehrt werden kann.

Während ebenso bei der fünften Ausführungsform identische Relativdrehung dem Kugelgewindemechanismus (21) und dem nicht-gleichförmigen Hubnockenmechanismus (71) verliehen wird, um das Antriebsverhältnis zu ändern, kann in Abhängigkeit von der Kontur der Nockenfläche des Nockenmechanismus (50) die Verschiebung der beweglichen Scheibenhälften (7, 33) angepasst werden, indem die Übersetzungsverhältnisse zwischen der Gegenwelle (57) und den Wellen (2, 3) ausgewählt wird. Gleicherweise können die Konturen der Nockenflächen differenziert bei der sechsten und seibten Ausführungsform ebenso die Übersetzungsverhältnisse auf geeignete Weise ausgewählt werden.

Die achte Ausführungsform der Erfindung soll nun unter Bezugnahme auf Fig. 12 bis 16 beschrieben werden. Die vorliegende Erfindung ist gekennzeichnet durch die Verwendung eines nicht-linearen Getriebes für die Übertragung der Drehung der Gegenwelle (57) auf das Betätigungsmittel der primären und sekundären Welle der zweiten Ausführungsform, wie sie in Fig. 2 dargestellt ist.

Entsprechend der Darstellung in Fig. 12 befindet sich bei der kontinuierlich veränderbaren Keilriementransmission (1₈) der achten Ausführungsform eine Gegenwelle (57), deren Enden sich drehbar an den Lagern (59, 60) abstützen, zwischen der primären und sekundären Welle (2, 3). An einem Ende der Gegenwelle (57) ist ein kreisförmiges Zahnrad (62) über Keile befestigt, wobei das Zahnrad (62) mit einem anderen kreisförmigen Zahnrad (26) kämmt, das auf dem Innengewindeabschnitt (22) des Kugelgewindemechanismus (21) der primären Welle befestigt ist. Auf dem anderen Ende der Welle (57) ist ein nicht-kreisförmiges Zahnrad (65′) über Keile befestigt. Dieses Zahnrad (65′) kämmt mit einem anderen nicht-kreisförmigen Zahnrad (47′), das am Innengewindeabschnitt (45) eines Kugelgewindemechanismus (50) der sekundären Welle befestigt ist. Das Übersetzungsverhältnis zwischen den beiden nicht-kreisförmigen Zahnrädern (rc/rs) nimmt graduell mit der Drehung der Gegenwelle in die Schnellgang (O/D)-Richtung zu, wobei (rs) und (rc) jeweils den Radius der Zahnräder (47′, 65′) an ihrem Kämmungspunkt bezeichnen.

Um das Antriebsverhältnis dieser kontinuierlich veränderbaren Keilriementransmission (1₈) zu ändern, wird die Drehung der Schnecken (67) durch Parameter gesteuert, die den Betätigungszustand des Fahrzeuges repräsentieren, wie die Fahrzeuggeschwindigkeit, die Drosseleinstellung, die Motordrehzahl etc.. Wenn beispielsweise die Schnecke (67) im Uhrzeigersinn gedreht wird oder in der Richtung des Heraufschaltens, so wird das Schneckenrad (66) bei Betrachtung von der Rechten Seite der Figur im Uhrzeigersinn gedreht. Dies veranlasst ein Drehen der Zahnräder (62, 65′) über die Gegenwelle (57) in dieselbe Richtung. Das Zahnrad (26) wird dann im Gegenuhrzeigersinn gemeinsam mit dem Innengewindeabschnitt (22) des Kugelgewindemechanismus (21) auf der primären Welle gedreht. Der Innengewindeabschnitt (22) wird im Verhältnis zum Aussengewindeabschnitt (23) gedreht, wodurch dieser durch das feste Gehäuse (70) und durch den Kugelkeil (29) und das Teil (27′) an einer Drehung gehindert wird. Dies verursacht ein Nachrechtsverlaufen des Kugelgewindemechanismus (21) und ein Verschieben der beweglichen Scheibenhälfte (7) über das Axiallager (30) hinsichtlich einer Verengung des Spaltes zwischen den Scheibenhälften, wodurch der wirksame Durchmesser des Riemens (B) vergrössert wird. Gleicherweise dreht sich aufgrund der Drehung das Zahnrades (47′) im Gegenuhrzeigersinn der am Zahnrad (47′) befestigte Innengewindeabschnitt (45) relativ zum Aussengewindeabschnitt (46), welcher durch den Kugelkeil (48) und das Teil (49′) an einer Drehung gehindert wird. Dies veranlasst ein Kontraktieren des Aussengewindeabschnittes (46) des Kugelgewindemechanismus (50), der aus einem linksgängigen Gewinde besteht, nach rechts, wodurch die bewegliche Scheibenhälfte (33) verschoben wird, um den Spalt zwischen den Scheiben zu erweitern und um dadurch den wirksamen Durchmesser des Riemens (B) zu reduzieren. Während dieses Prozesses dreht sich der Kugelgewindemechanismus (21) auf der primären Welle in linearem Verhältnis zum Drehwinkel der Gegenwelle (57), wie dies in Fig. 15 durch die Linie (G) angezeigt ist, und zwar deswegen, weil die Zahnräder (62, 26) am primären Ende kreisförmig sind, und insbesondere, weil die Zahnräder (65′, 47′) am sekundären Ende nicht kreisförmig sind. Der Kugelgewindemechanismus (50) auf der sekundären Welle dreht sich in einem nicht-linearen Verhältnis zum Drehwinkel der Gegenwelle (57), wie dies in Fig. 15 durch die Kurve (H) angezeigt ist. Tatsächlich wird die Drehung zwischen dem Zahnrad (65′, 47′) übertragen, während das Übersetzungsverhältnis graduell vergrössert wird, wenn die Gegenwelle (57) in einer Richtung gedreht wird, die in Fig. 14 durch den Pfeil (J) angezeigt ist. Dies erreicht ein Maximum im Schnellgangzustand, der in Fig. 13 dargestellt ist. Somit wird die bewegliche Scheibenhälfte (33) der sekundären Riemenscheibe (6) in nicht-linearem Verhältnis hinsichtlich der beweglichen Scheibenhälfte (7) der primären Riemenscheibe (5) verschoben, und zwar angepasst an die Verschiebungen der beiden beweglichen Riemenscheiben in die geeigneten Verschiebungsstellungen, die vom Riemen (B) bestimmt sind.

Durch Drehen der Schnecke (67) im Gegenuhrzeigersinn oder in die Herunterschaltrichtung wird der zuvor beschriebene Prozess für das Heraufschalten umgekehrt und es erfolgt ein Kontraktieren des Kugelgewindemechanismus (21) der primären Welle nach links und ein Ausfahren des Kugelgewindemechanismus (50) auf der sekundären Welle nach links, um die beiden Riemenscheiben (5, 6) in Herunterschaltrichtung einzustellen. Während dieses Prozesses wird entsprechend der Darstellung in Fig. 13 die Drehung zwischen den Zahnrädern (65′, 47′) übertragen, während graduell das Übersetzungsverhältnis herabgesetzt wird, wenn sich die Gegenwelle (57) in eine Richtung dreht, die in der Zeichnung durch den Pfeil (I) gekennzeichnet ist. Der erzielte Maximalzustand (Langsamgangzustand) ist in Fig. 14 dargestellt. Somit versc-iebt sich gleicherweise wie zuvor beim Heraufschalten die bewegliche Scheibenhälfte (33) auf der sekundären Welle auf nicht-lineare Weise, um eine Anpassung an die Verschiebungen der beweglichen Scheibenhälften (7, 33) auf der primären und sekundären Welle an ihre geeigneten Verschiebungen vorzunehmen, die durch den Riemen (B) bestimmt sind.

Wenn bei der vorgenannten Ausführungsform das das Getriebe auf dem sekundären Ende bildende Zahnrad (65′, 67′) nicht kreisförmig ist und die Zahnräder (62, 26), die das Getriebe, auf dem primären Ende bilden, kreisförmig sind, so kann diese Anordnung auch umgekehrt werden und zwar mit nicht-kreisförmigen Zahnrädern (62, 26) und kreisförmigen Zahnrädern (65′, 47′). Das Getriebe an beiden Enden der Gegenwelle, d. h. die Zahnräder (62, 26) und die Zahnräder (65′, 47′) können alle nicht-kreisförmig sein.

Während bei der oben genannten Ausführungsform die Lastnockenmechanismen (11, 43) sowohl auf der primären als auch auf der sekundären Welle angeordnet sind, kann der Lastnockenmechanismus nur auf einer der Wellen angeordnet sein. Anstatt der beim Drehen der Betätigungsmittel (21, 21′, 50, 50′, 71, 71′. 71′′, 80, 80′) verwendeten Zahnräder können Ketten verwendet werden, um eine Verbindung mit der Gegenwelle (57) vorzunehmen. Wenn Ketten verwendet werden, so können die Zahnräder oder Kettenräder hinsichtlich ihres Durchmessers reduziert werden, was zu einer Reduzierung der Gesamtabmessung der Vorrichtung führt.

Anstatt des Antriebs der Gegenwelle (57) über eine Schnecke (67) oder ein Zahnrad (61), kann die Welle (57) ebenso direkt von einem mit ihr verbundenen Motor angetrieben werden.

Die durch die Ausführungsbeispiele der Erfindung der zuvor beschriebenen Art sich ergebenden Vorteile sind die folgenden:

Durch Erzeugen von Axialkräften (F _p, F _s), entsprechend dem durch die Lastnockenmechanismen (11, 43) übertragenen Drehmomente, wobei die Antriebsverhältnisse durch Betätigungsmittel (21, 21′, 50, 50′, 71, 71′′, 80, 80′) geändert werden, ist eine extrem vereinfachte Konstruktion möglich. Da die Klemmkraft auf den Riemen (B) sich mit dem zu übertragenden Drehmoment ändert, tritt keine übermässige Klemmkraft auf, so dass der Transmissionswirkungsgrad verbessert und die Lebensdauer des Riemens erhöht werden kann. Sogar für den Fall eines Ausfalls der Schaltantriebsmittel wird die Gurtklemmkraft aufrecht erhalten, so dass ein Verlust der Transmissionsfähigkeit vermieden wird. Ebenso können durch Einstellen der Betätigungsmittel (21, 50...) über ein Getriebe durch Drehen der Gegenwelle (57), die von den Schaltantriebsmitteln (M, 67) angetrieben wird, die beiden Riemenscheiben unter starrer mechanischer Zwischenschaltung bei einem bestimmten Antriebsverhältnis eingestellt werden.

Obwohl die Gurtklemmkraft sich mit dem übertragenen Drehmoment ändert, ist das Einrichten des Antriebsverhältnisses einfach. Im Gegensatz zu solchen Vorrichtungen, die sich auf das Ausbalancieren von Axialkräften beziehen, die auf die beiden Riemenscheiben wirken, in denen das Antriebsverhältnis eingerichtet wird, tritt kein Nachlauf bzw. kein Pendeln auf, so dass das gewünschte Antriebsverhältnis zuverlässig mit einem einfachen Schaltantriebsmechanismus eingerichtet werden kann.

Weil die Gegenwellendrehmomente stets auf die Gegenwelle während der Kraftübertragung aufgeübt werden, und zwar bei allen kontinuierlich veränderbaren Transmissionen (1₁ bis 1₈), muss das Wellenantriebsmittel nicht nur eine Antriebskraft aufbringen, die dem Unterschied zwischen den Drehmomenten äquivalent ist, so dass mit einer geringen Mühewaltung ein schnelles und zuverlässiges Einrichten jedes gewünschten Antriebsverhältnisses ermöglicht ist. Insbesondere wenn Kugelgewindemechanismen (21, 50) als Betätigungsmittel verwendet werden, wird ein hoher Umwandlungswirkungsgrad zwischen der Axialkraft und dem Drehmoment erzielt, und zwar dank der Rollberührung im Mechanismus, so dass die vorgenannte Wirkung noch verstärkt wird.

Da die Axialkräfte (F _p, F _s), die an den Riemenscheiben (5, 6) auftreten, direkt über die Betätigungsmittel oder Nockenmechanismen durch die Wellen (2, 3) übertragen werden, können die sehr grossen Axialkräfte für das Klemmen der Riemen (B) innerhalb jeder Welle (2, 3) in Form von Zugkräften ausgelöscht werden, die in entgegengesetzten Richtungen wirken und somit sich nicht auf das Gehäuse auswirken. Dies hat zur Folge, dass ein leichtgewichtiges und kompaktes Gehäuse verwendet werden kann.

Durch Verwendung des nicht-gleichförmigen Hubnockenmechanismus (71, 71′, 80′) oder durch Verwendung der nicht-linearen Getriebe (65′, 47′) zwischen der Gegenwelle (57) und den Betätigungsmitteln, können die beweglichen Scheibenhälften (7, 33) auf den Riemenscheiben (5, 6) in geeigneten Positionen angeordnet werden, die bei jedem Antriebsverhältnis durch den Riemen (B) bestimmt werden. Somit kann die Axialbewegung der Lastnockenmechanismen (11, 43) beim Schalten von der positiven zur negativen Drehmomentenübertragung und umgekehrt begrenzt werden. Dadurch werden Stossbelastungen des Lastnockenmechanismus verhindert und die Lebensdauer der kontinuierlich veränderbaren Transmission verbessert.

Claims

1. Kontinuierlich veränderbare Keilriementransmission mit auf jeweiligen Wellen angeordneten primären und sekundären Riemenscheiben, von denen jede Riemenscheibe ein Paar von Scheibenhälften umfasst, die relativ zueinander axial bewegbar sind, wobei ein Endlosriemen um die beiden Riemenscheiben gelegt ist, gekennzeichnet durch eine Lasteinrichtung (11, 43), die an zumindest einem Ende der Riemenscheiben (5, 6) vorgesehen sind, um eine Axialkraft entsprechend dem übertragenen Drehmoment aufzubringen, eine Betätigungseinrichtung (21, 50), die an jeder Riemenscheibe vorgesehen ist, um die bewegliche Scheibenhälfte (7, 33) jeder Riemenscheibe axial zu verschieben, eine zwischen den Riemenscheiben angeordnete Gegenwelle (57), wobei die an den beiden Riemenscheiben auftretenden Axialkräfte jeweils durch ihre zugehörigen Wellen (2, 3) direkt oder über die Betätigungseinrichtung oder Lasteinrichtung aufgenommen werden, und wobei die Gegenwelle (57) antriebsmässig mit einer Schaltantriebseinrichtung (66, 67) und mit der Betätigungseinrichtung (21, 50) über ein Getriebe (61, 62, 26, 27; 63, 65, 47, 49) verbunden ist, um die Axialstellungen der beweglichen Scheibenhälften der beiden Riemenscheiben durch Drehen der beiden Komponenten einzustellen, durch Drehen der die Betätigungseinrichtung umfassenden beiden Komponenten relativ zueinander durch eine Drehung der Gegenwelle.

2. Transmission nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungseinrichtung einen Gewindemechanismus umfasst.

3. Transmission nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Gewindemechanismus ein Kugelgewindemechanismus ist.

4. Transmission nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussen- und Innengewindeabschnitte des Gewindemechanismus antriebsmässig mit der Gegenwelle verbunden sind, und zwar über ein Getriebe mit unterschiedlichen Übersetzungsverhältnissen.

5. Transmission nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Aussengewindeabschnitt oder der Innengewindeabschnitt des Gewindemechanismus drehfest mit einem festen Teil in Eingriff steht, während der entsprechende andere Abschnitt antriebsmässig über ein Getriebe mit der Gegenwelle verbunden ist.

6. Transmission nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Gewindemechanismus verschiebbar mit dem Getriebe oder dem festen Teil in Eingriff steht.

7. Transmission nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die Betätigungseinrichtung einen Nockenmechanismus umfasst, der aus zwei Komponenten besteht, von denen zumindest eine drehbar ist.

8. Transmission nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Npckenmechanismus ein Rollennockenmechanismus ist, bei dem die Rollen zwischen zwei Nockenkomponenten eingesetzt sind oder bei dem die Rollen eine der beiden Komponenten darstellen.

9. Transmission nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Komponenten des Nockenmechanismus jeweils antriebsmässig mit der Gegenwelle verbunden sind, und zwar über ein Getriebe mit unterschiedlichen Übersetzungsverhältnissen.

10. Transmission nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine der beiden Komponenten des Nockenmechanismus drehfest mit einem festen Teil in Eingriff steht, während die andere Komponente antriebsmässig über ein Getriebe mit der Gegenwelle verbunden ist.

11. Transmission nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine der beiden Komponenten des Nockenmechanismus verschiebbar mit dem Getriebe oder der festen Komponente in Eingriff steht.

12. Transmission nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Nockenmechanismus ein ungleichförmiger Hubnockenmechanismus ist, und dass die Verschiebungen der beweglichen Scheibenhälften der beiden Riemenscheiben an ihre geeigneten Verschiebungen angepasst sind, die von dem Riemen bestimmt sind, und zwar durch Differenzierung der Axialverschiebungen der beiden Betätigungseinrichtungen.

13. Transmission nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungseinrichtung einen Gewindemechanismus umfasst, während die andere Betätigungseinrichtung einen nicht gleichförmigen Hubnockenmechanismus umfasst.

14. Transmission nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine der Betätigungseinrichtungen einen gleichförmigen Hubnockenmechanismus umfasst, während die andere Betätigungseinrichtung einen nicht-gleichförmigen Hubnockenmechanismus umfasst.

15. Transmission nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass beide Betätigungseinrichtungen einen nicht-gleichförmigen Hubnockenmechanismus umfasst.

16. Transmission nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lasteinrichtung einen Lastnockenmechanismus umfasst.

17. Transmission nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Lastnockenmechanismus eine Nockenfläche mit wellenförmiger Kontur hat, die sowohl bei einem positiven als auch bei einem negativen Drehmoment eine Axialkraft erzeugt.

18. Transmission nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Lastnockenmechanismus einen beweglichen Laufring, Rollen und einen festen Laufring umfasst, die zusammengedrückt werden, um sie unter Last jederzeit in Berührung miteinander zu halten.

19. Transmission nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungseinrichtung einen linearen Betätigungsmechanismus umfasst, wie ein Gewinde, welches sich mit einem konstanten Hub in Relation zu einem gegebenen Drehwinkel bewegt, und dass zumindest eines der Getriebe, das antriebsmässig mit beiden Betätigungseinrichtungen verbunden ist, ein nicht-lineares Getriebe ist, das aus nicht-linearen Zahnrädern besteht, so dass zumindest eine der Betätigungseinrichtungen in einem nicht-linearen Verhältnis zur Drehung der Gegenwelle gedreht wird, um so die axialen Verschiebungen der beweglichen Scheibenhälften der beiden Riemenscheiben an ihre geeignetsten Verschiebungen anzupassen, die durch den Riemen bestimmt werden.