Die vorliegende Erfindung betrifft ein schrittweise arbeitendes, stufenloses Getriebe, das für den Hochleistungsbetrieb und den Betrieb mit hoher Winkelgeschwindigkeit vorgesehen ist, und das dadurch zu einer Kraftübertragung in Rückwärtsrichtung zwecks Motorbremsung in der Lage ist.

Es gibt eine beträchtliche Menge von Vorveröffentlichungen, die sich auf stufenlose Getriebe der oben genannten Art beziehen. Typische Beispiele dafür werden in den folgenden Druckschriften beschrieben: im Zusammenhang mit Fahrrädern – US4878883, GB2062142A, GB2135743A, US4618331, US3956944, US4832660, US5984814 und US4787879, im Zusammenhang mit stufenlos regelbaren Getrieben – WO03/042575 und WO03/078869, im Zusammenhang mit genutetem bzw. geripptem Kegelscheibeneingriff – WO01/75333 und US4367067, im Zusammenhang mit einer Gelenkkette mit verstellbaren Zahnradzähnen – WO94/04411 und US5406863.

Aus den Patentbeschreibungen US4878883, GB2062142A, GB2135743A, US46118331, US3956944, US4832660, US5984814 und US4787879 ist ersichtlich, dass diese Getriebe größtenteils aus radial positionierbaren Eingriffsvorrichtungen bestehen, die entweder mit Hilfe von Kettenradzähnen oder reibschlüssig innerhalb feststehender Führungsbahnen arbeiten, die radial mit Zwischenräumen um eine verstellbare Kettenradnabe angeordnet sind. Wegen der begrenzten Anzahl von Eingriffsvorrichtungen bildet die aus flexiblen Gliedern bestehende und um sie herum führende Führungsbahn keinen Kreisbogen und ihre Abtriebsleistungen sind infolgedessen pulsierend. Ein weiteres Problem bei diesen Getrieben nach dem bisherigen Stand der Technik besteht in der ungenauen Synchronisation ihrer Eingriffsvorrichtungen mit den Antriebskettengliedern, wo der Eingriff über federnde Kettenradzähne oder drehbare Vollkettenräder erfolgt, die in festen Führungsbahnen laufen, die diese Vorrichtungen nur für Anwendungen mit geringer Drehzahl geeignet machen, wie z. B. für Fahrräder. Bei Anwendungen mit hoher Drehzahl und hohem Drehmoment sind die oben genannten Getriebe, die dem bisherigen Stand der Technik entsprechen, ungeeignet.

Bei den in den Patentschriften WO03/042575 und WO03/078869 genannten Fällen, die die kennzeichnenden Eigenschaften aus dem Oberbegriff des Anspruchs 1 offenbaren, sind die Synchronisationsprobleme weitgehend gelöst worden, beruhen aber auf Freilaufkupplungen, die keine Kraftübertragung in beiden Richtungen gewährleisten (ermöglichen keine Motorbremsung).

Bei den in den Patenten WO01/75333 und US4367067 beschriebenen Fällen stellt der formschlüssige, synchronisierte Eingriff der Kette in die Scheibennuten bzw. -rippen wiederum ein Synchronisationsproblem dar.

Bei den in den Patenten WO94/0441 und US5406863 beschriebenen Fällen erfolgt ein formschlüssiger Eingriff, jedoch die Lagerung der Gelenkkette sowie ihre Einstellung führt bei Anwendungen mit hoher Drehzahl zu einem Problem.

Die Vorrichtungen in den meisten der oben genannten Druckschriften opfern den synchronisierten, formschlüssigen Eingriff der Fähigkeit zur Veränderung des Übersetzungsverhältnisses in unendlich kleinen Intervallschritten.

Ein stufenloses Getriebe gemäß der Erfindung umfasst eine Antriebswelle, ein Antriebsrad, das von der Antriebswelle drehend antreibbar ist, eine Abtriebswelle, eine Übersetzungsverhältnisänderungsvorrichtung, die koaxial auf der Abtriebswelle montiert ist und mit dieser drehbar ist, einen endlosen Riemen, der über das Antriebsrad und in einer offenen Schleife über die Ubersetzungsverhältnisänderungsausformungen hinwegläuft, die die Schleife des Riemens an der Übersetzungsverhältnisänderungsvorrichtung abstützen, und Steuermittel, die verursachen, dass die Übersetzungsverhältnisänderungsausformungen das Rotationsverhältnis der Antriebswelle und der Abtriebswelle durch Vergrößern und Verringern der Schleifendimension des Riemens um die Achse der Abtriebswelle an der Übersetzungsverhältnisänderungsvorrichtung variieren, Riemenführungsmittel, über die sich der Riemen bewegt, um eine Verengung, durch die der Riemen in seine Schleife an der Übersetzungsverhältnisänderungsvorrichtung eintritt und diese verlässt, bereitzustellen, eine Antriebsanordnung, die an der Übersetzungsverhältnisänderungsvorrichtung zur Übertragung der Antriebskraft zu der Abtriebswelle, die mit dem Riemen in einem Abschnitt seiner Schleife an der Übersetzungsverhältnisänderungsvorrichtung in Eingriff ist, die mit dem Riemen beidseitig der Verengung in seinem Übergang über die Verengung während der Rotation der Übersetzungsverhältnisänderungsvorrichtung in Eingriff bringbar ist, angeordnet ist, und den optimalen Eingriff mit dem Riemen in allen Übersetzungsverhältnispositionen der Schleife des Riemens an der Übersetzungsverhältnisänderungsvorrichtung aufrechterhält.

Das Führungsmittel für den Riemen umfasst vorzugsweise zwei Führungsräder für den Riemen, die nah zueinander angeordnet sind und die zwischen sich die Verengung für den Riemen bilden.

Das Getriebe kann ein Rahmenelement, das die Abtriebswelle und die Übersetzungsverhältnisänderungsvorrichtung trägt, die Antriebswelle und eine Riemenspannvorrichtung sowie ein Rahmenelement umfassen, das das oder jedes Riemenführungsmittel trägt und durch die Steuervorrichtung relativ zu dem Rahmenelement zu der Übersetzungsverhältnisänderungsvorrichtung und von dieser weg in zunehmenden Schaltschritten beweglich ist, um den variierenden Schleifendimensionen des Riemens während der Übersetzungsverhältnisveränderung zu folgen und vorbestimmte Längen des Riemens durch die Riemenverengung zu der Schleife des Riemens an der Übersetzungsverhältnisänderungsvorrichtung je nach Erfordernis bereitzustellen und zu entfernen, wobei die Antriebsanordnung von der Kettenverengung frei ist, während das Rotationsverhältnis der Antriebswelle zu der Abtriebswelle des Getriebes durch die Steuervorrichtung verändert wird.

Die Übersetzungsverhältnisänderungsvorrichtung kann ein Paar Kegelstumpfscheiben umfassen, die durch die Steuermittel zueinander und voneinander weg auf der Abtriebswelle beweglich sind, wobei ihre konischen Flächen zueinander weisen und zwischen sich Übersetzungsverhältnisänderungsausformungen bereitstellen, auf denen die entgegengesetzten Kanten des Riemens abgestützt sind.

Der Riemen kann eine Kette sein, die aus Kettengliedern aufgebaut ist, die durch gleich beabstandete Verbindungsstifte verbunden sind, die von den Seitenkanten der Kette vorragen und Endflächen aufweisen, die sich auf den konischen Fläche abstützen und zu dem Kegelwinkel der konischen Flächen der Übersetzungsverhältnisänderungsscheiben komplementär konisch ausgebildet sind, um zu verursachen, dass die gespannte Schleife der Kette zwischen den Scheiben kreisförmig ausgebildet ist, wobei die Breite der Kette durch den Zwischenraum zwischen den Scheiben in der niedrigen Übersetzungsverhältnisposition der Kette zwischen diesen und durch den Kegelwinkel deren konischer Flächen bestimmt ist, und wobei die Riemenscheiben Kettenräder sind.

Das Rahmenelement kann zwei beabstandete Arme umfassen, die von dem übrigen Teil des Elements vorstehen und die jeweils mit einer Ausformung auf einer der Übersetzungsverhältnisänderungsscheiben gleitend in Eingriff sind, wobei die Arme und die Scheibenausformungen derart ausgebildet sind, dass sie die Scheiben zueinander und voneinander weg auf der Abtriebswelle bewegen, während das Rahmenelement durch die Steuervorrichtung von den Scheiben weg und zu diesen bewegt wird.

Die Antriebsanordnung kann ein Teilkettenrad aufweisen, das eine Bogenlänge aufweist, die größer als die Breite des Spalts in der kreisförmigen Schleife der Kette auf der Übersetzungsverhältnisänderungsvorrichtung an der Kettenverengung ist. Die Kettenradzähne der Antriebsanordnung können voneinander getrennt und relativ zueinander beweglich sein, wobei ihre Zentren bei allen Übersetzungsverhältnispositionen der Kettenschleife an der Übersetzungsverhältnisänderungsvorrichtung durch Führungsmittel, die an der Abtriebswelle angebracht sind, auf der Achse der Abtriebswelle zentriert bleiben. Praktischerweise können die Kettenradzähne jeweils von einem ersten Ende eines Arms getragen werden, wobei die Zähne an entgegengesetzten Seiten eines zentralen Zahns des Teilkettenrads auf ihren Armen weg von dem zentralen Zahn geneigt verlaufen, und wobei die Abtriebswelle quer getrennt ist, wobei seine getrennten Enden jeweils an einem Zahnführungsscheibengehäuse koaxial angebracht sind, in dem Stifte an den zweiten Enden der Zahnarme quer zur Achse der Abtriebswelle in Nuten in dem Führungsscheibengehäuse für die Führungsbewegung der Zähne auf die Achse der Abtriebswelle zu und von dieser weg als auch gleichzeitig zueinander und voneinander weg bewegbar sind, um den Bogen des Kettenrads zu verändern, um den Krümmungsradius der Schleife der Kette zwischen den Scheiben für jede beliebige Übersetzungsverhältnisposition des Getriebes genau anzupassen.

Die Antriebsanordnung kann bei einer zweiten Ausführungsform der Erfindung eine Gruppe von hinterschnittenen Nuten in der konischen Fläche jeder der Übersetzungsverhältnisänderungsscheiben umfassen, die sich von dem Scheibenumfang zu der Abtriebswelle erstrecken, wobei ihre Mittellinien über ihre Längen um ein Maß, das dem Abstand entspricht, mit dem die Achsen der Kettenverbindungsstifte auf einem einzelnen Verbindungsglied voneinander getrennt sind, voneinander beabstandet sind, und wobei die Böden der Nuten sich zu den konischen Flächen der Scheiben parallel erstrecken.

Die Antriebsanordnung kann bei dieser Ausführungsform der Erfindung separate Zahnmitnehmer mit einer festgelegten Länge umfassen, deren Anzahl gleich der der Nuten an den Scheiben ist, die Kettenräderzähne tragen, wobei die Mittellinie jedes der Zähne in allen Übersetzungsverhältnispositionen der Kette zwischen den Scheiben von der Achse der Abtriebswelle ausgehend auf radialen Linien angeordnet ist und Ausformungen an den Enden der Mitnehmer umfasst, die zu dem Kegelwinkel der Böden der Nuten komplementär winklig angeordnet sind und in gegenüberliegenden Nuten jeder Gruppe in den Übersetzungsverhältnisänderungsscheiben in Eingriff sind. Die Anzahl der Nuten jeder Gruppe an den Scheiben für die Kettenzähne ist den Zahnträgern angemessen, damit sie an den Nuten der zwei gegenüberliegenden Gruppen von Nuten in den Scheiben in Eingriff bringbar sind, um die Kettenverengung zu überbrücken, während wenigstens ein Zahn an jedem Ende der Antriebsanordnung mit der Kette beidseitig der Verengung für einen Zeitraum während des Übergangs der Antriebsanordnung über die Verengung in Eingriff verbleibt.

Eine zentrale Nut jeder Gruppe scheibenseitiger Nuten ist auf einer von der Achse der Abtriebswelle ausgehenden radialen Linie angeordnet und Abschnitte der Nuten beidseitig der zentralen Nut sind zu der Abtriebswelle hin in Richtung zu der zentralen Nut gebogen, so dass der Achsabstand der zwei Verbindungsstifte zwischen ihren Mittellinien aufrechterhalten bleibt, um veranlassen, dass sich die Mittellinien der Zähne der Zahnträger in diesen Nuten von dem zentralen Zahn bei der Übersetzungsverhältnisänderung von den niedrigen zu den hohen Übersetzungsverhältnispositionen der Kettenschleife zwischen den Scheiben weg und bei der Übersetzungsverhältnisänderung zu den niedrigen Bereichspositionen der Kette hin drehen, um eine Zahnkurve des Teilkettenrads aufrechtzuerhalten, die für den Kreis der Kette an einer beliebigen Übersetzungsverhältnisposition zwischen den Scheiben angemessen ist, während sie auf der Achse der Abtriebswelle zentriert verbleiben, während die Mittellinien der Zähne auf der Achse der Abtriebswelle zentriert verbleiben.

Die hinterschnittenen Abschnitte der zentralen Nut in jeder Gruppe beidseitig der äußeren Abschnitte der Nuten sind über deren Längen vorzugsweise gleich, während die hinterschnittenen Abschnitte der Nuten beidseitig der zentralen Nut an den Umfängen der Scheibe von den äußeren Abschnitten der Nuten in einer Richtung weg von der zentralen Nut versetzt sind, wobei der Versatz des Hinterschnitts jeder Nut in den Nuten sequentiell größer ist, die zunehmend von der zentralen Nut entfernt sind, wobei der Versatz der Hinterschnitte der Nuten sich über die Längen der Nuten zu der zentralen Nut bewegt.

Die Nuteingriffsausformungen an den Enden des zentralen Zahnträgers können Querausformungen sein, die mit den äußeren Abschnitten der Nuten in den Nutenhinterschnitten in Eingriff bringbar sind, und die Ausformungen an den Enden jedes verbleibenden Zahnträgers können eine nach außen vorragende zylindrische erste Ausformung sein, die in den äußeren Abschnitten der Nuten eng anliegt, und unterhalb dieser ist eine zweite Ausformung vorgesehen, die einen zylindrischen Zapfen aufweist, der im Querschnitt kleiner dimensioniert ist als die Breite des äußeren Abschnitts der Nut, und der an seinem freien Ende eine radial vorragende Ausformung trägt, die in den Hinterschnittsabschnitt der Nut eng anliegend passt, in dem er mit seiner Fläche, die auf dem Boden der Nut anliegt, in gleichem Maße wie die Fläche der zylindrischen Ausformung eben ausgebildet ist und der Boden der Nut in einem Winkel angeordnet ist, der dem Kegelwinkel der konischen Flächen der Scheiben entspricht, und der den Träger um seine Achse durch die ersten Ausformungen um die erste Ausformung teilweise dreht, wenn er entlang des Hinterschnittsabschnitts der Nut bei der Übersetzungsverhältnisänderung bewegt wird.

Bei einer Variation der zweiten Ausführungsform des Getriebes ist eine zentrale Nut jeder Gruppe von Nuten in den Scheiben auf einer radialen Linie von der Achse der Abtriebswelle angeordnet und Abschnitte der Nuten sind zu der Abtriebswelle hin beidseitig der zentralen Nut in Richtung der zentralen Nut gebogen, wobei ein einziger Verbindungsstiftachsenabstand zwischen ihren Mittelinien aufrechterhalten bleibt, wobei die äußeren Abschnitte der Hinterschnittsabschnitte jeder Nut im Querschnitt beidseitig der Mittellinie der Nut symmetrisch sind.

Bei dieser Variation des Getriebes kann die Antriebsanordnung Antriebsanordnungsstäbe umfassen, die anzahlmäßig der Anzahl der Nuten in einer Gruppe an den Scheiben entspricht, wobei ihre Enden in einem Winkel aufeinander zu verlaufen, der dem Kegelwinkel der Böden der Nuten entspricht und Nuten in entgegengesetzten Seiten der Stäbe umfasst, die zu ihren konischen Enden für den Eingriff in die äußeren Abschnitte der Nuten parallel sind, um die Stäbe in den Nuten zu halten, wobei ihre konischen Enden auf den Böden der Nuten ruhen.

Der bei diesem Getriebe verwendete Riemen kann eine Kette sein, die aus Gliedern aufgebaut ist, die durch Verbindungsstifte verbunden sind, und die an ihren Zentren zwischen den Verbindungsstiften, mit denen sie verbunden sind, und von einer gemeinsamen Kante jeweils eine nach innen gebogene Ausformung aufweisen, wobei das obere Ende der Ausformung sich oberhalb der Achsen der benachbarten Verbindungsstifte befindet und die gebogenen Ausformungen mit und über die Antriebsanordnungsstäbe für die Übertragung der Antriebsleistung von der Kette auf die Antriebsanordnungsstäbe in Eingriff bringbar sind. Die Glieder können in einer gemeinsamen Richtung der Kette gebogen sein, wobei die gebogenen Ausformungen sich bis in die Glieder von ihren konkaven Kanten aus erstrecken.

Die Anzahl der Nuten in jeder Gruppe von Nuten in den Scheiben ist für die Stäbe der Antriebsanordnung zwischen den Scheiben vorzugsweise ausreichend, um die Kettenverengung zu überbrücken, während eine Anzahl von Stäben mit der Kette an entgegengesetzten Seiten der Verengung für eine Periode während des Überlaufs der Antriebsanordnungsstäbe über die Verengung bei der Rotation der Scheiben in Eingriff verbleibt.

Bei einer dritten Ausführungsform der Erfindung können die Übersetzungsverhältnisänderungsscheiben jeweils eine Gruppe von beabstandeten Rippen umfassen, die von der Fläche der Scheibe nach außen vorragen und sich von dem Umfang der Scheibe zu der Abtriebswelle erstrecken, um zwischen sich Antriebsanordnungsnuten zu bilden, deren Böden an der konischen Fläche der Scheibe angeordnet sind und in denen sich die Kettenverbindungsstifte befinden und aus denen sie entfernt werden, wenn die Antriebsanordnung die Verengung vor oder nach der Übersetzungsverhältnisänderung des Getriebes durchquert. Die Nuten zwischen den Rippen können in allen Übersetzungsverhältnispositionen der Kette zwischen den Scheiben voneinander über ihre Länge mit einem Abstand, der dem Abstand entspricht, der die Achsen benachbarter Kettenverbindungsstiften voneinander trennt, angeordnet sein.

Eine zentrale Nut jeder Scheibennutgruppe kann auf einer radialen Linie von der Achse der Abtriebswelle angeordnet sein und die Abschnitte der Nuten zu der Abtriebswelle hin beidseitig der zentralen Nut könnten in der Richtung zur zentralen Nut gebogen sein, wobei der Achsabstand der einzelnen Verbindungsstifte zwischen ihren Mittellinien aufrechterhalten bleibt.

Die Anzahl der Nuten jeder Scheibennutgruppe für die Kettenverbindungsstifte ist vorzugsweise ausreichend, um in die Nuten der zwei entgegengesetzten Reihen von Nuten in den Scheiben in Eingriff gebracht zu werden, um die Kettenverengung zu überbrücken, während wenigstens eine Nut an jedem Ende der Antriebsanordnung mit der Kette an beiden Seiten der Verengung für eine Periode während des Übergangs der Nuten der Antriebsanordnung über die Verengung in Eingriff verbleibt.

Die Seiten der Rippen können von ihren oberen Flächen zu dem Boden der Nuten hin zwischen ihnen nach außen konisch ausgebildet sein.

Die quer vorragenden Enden der Kettenverbindungsstifte, die bei dieser Ausführungsform des Getriebes zur Anwendung kommen, können mit einem Kegelwinkel konisch verlaufen, der dem Kegelwinkel der Übersetzungsverhältnisänderungsscheiben entspricht, wobei jede einen konischen Kopf trägt, der so bemessen ist, dass er gut in die konischen Nuten zwischen den Rippen passt. Die Köpfe der Verbindungsstifte können mit den Endabschnitten der Stifte in Gleitverbindung stehen und die Kette umfasst äußere Verbindungsanordnungen an benachbarten Paaren von Stiften, die in einem linearen Abschnitt der Kette so ausgebildet sind, dass die konischen Endabschnitte der Stifte von ihren Köpfen frei liegen, und dass dann, wenn die Kette in eine Kurve eintritt, die Köpfe zu den konischen Enden der Stifte weiter bewegt werden, um ihren Eintritt in und den Austritt aus den Scheibenantriebsanordnungsnuten bezüglich der Kettenverengung zu erleichtern.

Die Übersetzungsverhältnisänderungsscheiben bei der zweiten und dritten Ausführungsform der Erfindung können jeweils an zu ihren konischen Flächen abgewandten Flächen einen nach außen vorragenden Zapfen, der die Abtriebswelle umschließt, ein Übersetzungsverhältnisänderungszahnrad, das an einem zylindrischen Übersetzungsverhältnisänderungszahnradträger mit Außengewinde befestigt ist, der mit dem Zapfen in Eingriff ist und frei auf diesem rotieren kann und derart mit einem Körper mit Innengewinde an dem Getrieberahmenelement gewindemäßig in Eingriff ist, dass eine gleichzeitige Rotation der Übersetzungsverhältnisänderungszahnräder die Scheiben veranlasst, sich auf einander zu und voneinander weg in Abhängigkeit von der Rotationsrichtung der Zahnräder zu bewegen, umfassen. Das Getriebe umfasst praktischerweise zwei Schaltzahnräder, die an einer gemeinsamen Welle befestigt sind, die für die Rotation in dem Getrieberahmenelement gelagert ist, und die jeweils mit einem Übersetzungsverhältnisänderungszahnrad in Eingriff sind, eine Auslöseanordnung zum Auslösen der Rotation der Schaltzahnradwelle, um eine oder mehrere vorbestimmte Teilschaltrotationen der Schaltzahnräder und der Übersetzungsverhältnisänderungszahnräder in einer erforderlichen Richtung auf Befehl der Getriebesteuerung hervorzurufen, was gleichzeitig veranlasst, dass das Rahmenelement zu der ursprünglichen Schleife der Kette zwischen den Übersetzungsverhältnisänderungsscheiben oder von dieser weg, wie benötigt, weiterschaltend bewegt wird, um vorbestimmte Längen der Kette zu der Schleife der Kette hinzuzufügen oder von dieser zu entfernen.

Die Auslöseanordnung umfasst vorzugsweise eine mechanische Energiespeichervorrichtung, die die Welle des Schaltzahnrads einschnappend in Drehung versetzt, wenn dies durch die Auslöseanordnung ausgelöst wird. Die Energiespeichervorrichtung könnte ein Torsionsstab sein. Die Welle des Schaltzahnrads kann ein Rohr sein und ein Ende des Torsionsstabs kann in dem Schaltzahnradrohr angeordnet und an diesem befestigt sein, wobei sein zweites Ende mit einem geeignet getriebemäßig angeschlossenen Motor zur Bereitstellung des geeigneten Drehmoments für den Stab in beliebiger Rotationsrichtung der Schaltzahnräder, die von der Steuervorrichtung ausgewählt wurde, verbunden ist.

Bei einer Variation der dritten Ausführungsform der Erfindung können die Übersetzungsverhältnisänderungsscheiben jeweils eine Gruppe von beabstandeten Rippen umfassen, die von der Fläche der Scheibe nach außen vorragen und sich von dem Umfang der Scheibe zu der Abtriebswelle erstrecken, um zwischen sich Nuten der Antriebsanordnung zu bilden, deren Böden sich an der konischen Fläche der Scheibe befinden.

Der bei dieser Variation des Getriebes verwendete Riemen kann ein endloses Band aus einem nicht dehnbaren, flexiblen Material sein, das an entgegengesetzten Seiten quer vorragende Ausformungen umfasst, die zu den Nuten der Scheiben der Antriebsanordnung komplementär ausgebildet sind.

Das Getriebeantriebsrad kann eine angeflanschte Riemenscheibe sein, die an den inneren Flächen ihrer Flansche nach innen vorragende Rippenausformungen aufweist, die den Ausformungen der Rippen und der Nuten auf den Scheiben entsprechen, und die Führungsräder des übrigen Teils des Riemens des Getriebes sind Rollen.

Bei einer weiteren Ausführungsform des Getriebes gemäß der Erfindung kann die Übersetzungsverhältnisänderungsvorrichtung eine Verbundscheibenanordnung sein, die erste und zweite aufeinandergestapelte Scheiben mit ebenen Seiten, wenigstens drei lineare Schlitze in der ersten Scheibe, die auf von der Abtriebswelle ausgehenden Radien angeordnet sind, eine gleiche Anzahl von gebogenen Schlitzen in der zweiten Scheibe, Riemenabstützstifte, die in den Schlitzen beider Scheiben angeordnet sind und durch diese hindurchtreten und von der ersten Scheibe rechtwinklig vorragen und über die die Schleife des Riemens auf der Verbundsscheibe abgestützt ist, und die Mittel umfasst, die durch die Getriebesteuerungsmittel betrieben werden, um die zweite Scheibe relativ zu der ersten Scheibe teilweise zu drehen, um zu verursachen, dass die darin befindlichen gebogenen Schlitze die Riemenabstützstifte radial nach innen oder nach außen in den Schlitzen der ersten Scheibe bewegt werden, um die Größe der Schleife des Riemens auf den Stiften und so das Rotationsverhältnis der Antriebswelle und der Abtriebswelle zu variieren.

Der Riemen dieses Getriebes kann eine Kette sein, die zwischen ihren Verbindungsstiften einheitlich dimensioniert ist.

Die Antriebsanordnung dieses Getriebes kann jene aus der ersten Ausführungsform der Erfindung sein.

In dieser Patentbeschreibung, einschließlich ihrer Ansprüche, ist die Bedeutung des Wortes „Riemen" so zu verstehen, wie sie im Nachschlagewerk The American Heritage Dictionary of the English language definiert wird, nämlich „Ein ununterbrochenes Band oder eine ununterbrochene Kette zur Übertragung einer Bewegung oder Kraft von einem Rad auf ein anderes bzw. von einer Welle auf eine andere".

Jetzt werden Ausführungsformen des stufenlosen Getriebes gemäß der Erfindung anhand von Beispielen beschrieben, die keine Einschränkung darstellen, und zwar lediglich unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen, in denen:

1 die schematische Seitenansicht einer Grundvariante des stufenlosen Getriebes gemäß der Erfindung ist,

2 die Vorderansicht von zwei Übersetzungsverhältnisänderungsscheiben des Getriebes aus der 1 ist,

3 die isometrische Ansicht einer praktischen Ausführungsform des Getriebes aus der 1 von oben ist, das in seiner Arbeitsposition bei einem niedrigen Übersetzungsverhältnis gezeigt wird,

4 die gleiche Ansicht wie die in der 3 ist, hier aber das Getriebe in seiner Arbeitsposition bei einem hohen Übersetzungsverhältnis zeigt,

5 im Schnitt die Vorderansicht der Kette des Getriebes aus der 3 zeigt,

6 die isometrische Ansicht der Übersetzungsverhältnisänderungsscheibe und eines Rahmenelements des Getriebes aus der 3 in auseinander gezogener Darstellung ist,

7 die Schnittdarstellung der Vorderansicht der Übersetzungsverhältnisänderungsvorrichtung des Getriebes aus der 3 ist,

8 die isometrische Ansicht der Antriebsanordnung des Getriebes aus der 3 in auseinander gezogener Darstellung ist,

9 mehrere isometrische Ansichten des Zahntriebmechanismus der Antriebsanordnung aus der 8 in auseinander gezogener Darstellung zeigt,

10 eine teilweise schematische Vorderansicht der zusammengebauten Antriebsanordnung des Getriebes ist, die in der Arbeitsposition des Getriebes mit niedrigem Übersetzungsverhältnis gezeigt wird,

11 und 12 Seitenansichten des Getriebes aus der 3 sind, das jeweils in den Arbeitspositionen des Getriebes mit niedrigem und hohem Übersetzungsverhältnis gezeigt wird.

13 die perspektivische Ansicht von oben einer zweiten Ausführungsform des stufenlosen Getriebes gemäß der Erfindung ist,

14 die auseinander gezogene Darstellung einer Übersetzungsverhältnisänderungsscheibe, eines Übersetzungsverhältnisänderungszahnrades der Scheibe und der Antriebsanordnung des Getriebes aus der 13 ist,

15 eine Schnittzeichnung der Vorderansicht der Übersetzungsverhältnisänderungsvorrichtung des Getriebes aus der 13 ist,

16 eine auseinander gezogene Darstellung der isometrischen Ansicht von drei der fünf Zahnmitnehmer ist, die in der Antriebsanordnung des Getriebes aus der 13 verwendet werden,

17 und 18 weitgehend Vorderansichten der Schaltauslösevorrichtung des Getriebes aus der 13 sind,

19 eine fragmentarische Vorderansicht der Scheibe und Antriebsanordnung des Getriebes aus der 13 ist,

20 und 21 fragmentarische isometrische Ansichten einer Variation einer Kette sind, die zur Verwendung im Getriebe, das in der 13 zu sehen ist, und vielleicht für andere Dinge bestimmt ist,

22 die isometrische Ansicht der Übersetzungsverhältnisänderungsvorrichtung einer dritten Ausführungsform des Getriebes gemäß der Erfindung ist,

23 eine perspektivische Ansicht der Übersetzungsänderungsscheibe des Getriebes aus der 22 ist,

24 einen Abschnitt einer Kette zeigt, die zur Verwendung im Getriebe bestimmt ist, das in der 22 zu sehen ist,

25 und 26 Vorderansichten eines Kettenfragments zur Verwendung in einer Variation des Getriebes aus der 22 sind,

27 bis 29 isometrische Ansichten eines kurzen Stücks einer Kette sind, die zur Verwendung in der Nutvariation des Getriebes aus der 22 bestimmt ist, die in der 25 gezeigt wird,

30 und 31 isometrische Ansichten noch weiterer Variationen der Übersetzungsverhältnisänderungsscheiben des Getriebes aus der 22 sind, die zur Verwendung in einem Antriebsgurt anstatt in einer Kette bestimmt sind,

32 und 33 fragmentarische Vorderansichten der Nuten der Antriebsanordnung der Übersetzungsverhältnisänderungsscheiben aus der 22 sind, die zur Erläuterung eines mathematischen Modells verwendet werden,

34 und 35 Diagramme sind, die in dem mathematischen Modell aus der 32 und 33 genutzt werden,

36 die schematische Seitenansicht einer vierten Ausführungsform des stufenlosen Getriebes gemäß der Erfindung ist, nd

37 bis 39 isometrischen Ansichten der Komponenten der Übersetzungsverhältnisänderungsvorrichtung des Getriebes aus der 36 sind.

Das standardmäßige schrittweise arbeitende, stufenlose Getriebe 10 gemäß dieser Erfindung wird in den 1 und 2 schematisch dargestellt und umfasst eine Antriebswelle 12, die ein fest stehendes Antriebskettenrad 14 trägt, ein Spannkettenrad 16, das für die Bewegung in der durch die Pfeile in 1 angezeigten Richtung durch Steuerung oder gegen oder durch Vorspannmittel (nicht abgebildet) ausgelegt ist, und eine Übersetzungsverhältnisänderungsvorrichtung, die generell mit 18 gekennzeichnet ist.

Die Übersetzungsverhältnisänderungsvorrichtung 18 umfasst ein Paar Übersetzungsverhältnisänderungsscheiben 20, die zur Rotation an und mit der Abtriebswelle 22 des Getriebes befestigt sind. Die in der 2 dargestellten Scheiben weisen stumpfkonische Stirnflächen 24 auf und lassen sich auf der Abtriebswelle 22 (wie nachstehend erläutert werden wird) aufeinander zu und voneinander weg bewegen, wie durch die Pfeile auf der Zeichnung angezeigt wird. Die Scheiben 20 sind jedoch nicht bei allen Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Getriebes anzutreffen und könnten, wie aus der letzten Ausführungsform des in dieser Patentbeschreibung beschriebenen Getriebes ersichtlich sein wird, durch Scheiben ersetzt werden, die zwar keine konischen Flächen aufweisen, aber die gleiche Funktion wie die Scheiben 20 erfüllen.

Die Vorrichtung 18 enthält außerdem zwei Spannkettenräder 26, die in einem ortsfesten räumlichen Verhältnis in unmittelbarer Nähe zueinander in einem Steuerrahmenelement 28 in dem Getrieberahmen drehbar befestigt sind, der auf der Zeichnung nicht dargestellt ist. Die zwischen ihnen befindlichen Spannkettenräder 26 bilden eine Kettenverengung 30.

Das Steuerrahmenelement 28 lässt sich durch ein beliebiges geeignetes Steuerungsmittel, wie z.B. eine geeignete Verstellschraubenspindel oder eine hydraulische Betätigungsvorrichtung, in die durch die Pfeile in der 1 gekennzeichnete Richtung zur Abtriebswelle 22 des Getriebes hin oder von ihr weg bewegen, die drehbar gelagert ist, um sich in einer ortsfesten Position im Getrieberahmen zu drehen und gleichzeitig zu bewirken, dass die Übersetzungsverhältnisänderungsscheiben 20 erforderlichenfalls auf der Welle 22 aufeinander zu und voneinander weg bewegt werden. Das Rahmenelement 28 wird in kleinen zunehmenden Schritten in beide Richtungen bewegt, dessen Zweck nachstehend erläutert wird.

Die Übersetzungsverhältnisänderungsvorrichtung 18 umfasst weiterhin eine mit Teilkettenrädern versehene Antriebsanordnung 32, deren Zähne sich einzeln oder gruppenweise in Bezug aufeinander zu bewegen lassen. Die Antriebsanordnung 32 wird mechanisch an die Abtriebswelle 22 des Getriebes oder direkt an die konischen Flächen 24 der Übersetzungsverhältnisänderungsscheiben 20 angekoppelt, wie weiter unten noch ausführlicher beschrieben werden wird, um die Antriebskraft auf die Abtriebswelle 22 zu übertragen.

Die verschiedenen rotierenden Komponenten des Getriebes 10 sind miteinander durch ein endloses Band verbunden, das bei diesem Beispiel eine Antriebskette 34 ist, die durch die gestrichelte Linie in der 1 dargestellt wird. In der 2 wird die Kette auf der Scheibe 20 in einer Situation gezeigt, in der sie sich zwischen den Positionen für das niedrige und hohe Übersetzungsverhältnis des Getriebes befindet.

Ein wichtiges Merkmal der Erfindung besteht darin, dass die Entfernung, durch die die Spannkettenräder 26 in der Verengung 30 voneinander getrennt sind, immer geringer als der Durchmesser der fast kreisförmigen Kettenbahn 34 zwischen den Übersetzungsverhältnisänderungsscheiben 20 in Bezug auf die Achse der Abtriebswelle 22 in allen Betriebsstellungen zwischen den und einschließlich der Getriebepositionen für ein niedriges und hohes Übersetzungsverhältnis sein muss und am besten im Wesentlichen auch so bleiben sollte.

Ganz allgemein betrachtet, ist die Funktionsweise des Getriebes 10 gemäß 1 folgendermaßen: irgendeine geeignete Antriebsmaschine (nicht abgebildet) wird an die Antriebswelle 12 und ihr Antriebskettenrad 14 angekoppelt. Das Spannkettenrad 16 hält die Kette 34 gegenüber dem Teil der Kette 34 in Spannung, der durch die kegelförmigen Enden ihrer in der 2 hervorgehoben dargestellten Verbindungsstifte 36 gegen die abgeschrägten Flächen 24 der Scheiben 20 gezwängt wird, um einer unkontrollierten, radial nach innen gerichteten Bewegung der Kette zu der Position hin entgegenzuwirken, die das Getriebe bei einem hohen Übersetzungsverhältnis einnimmt. Die Zähne der Antriebsanordnung 32 des Teilkettenrades sind zwischen den benachbarten Verbindungsstiften 36 der Kette 34 in jeder Position an der Peripherie der Kette zwischen den Scheiben 20 im Eingriff, die die Abtriebswelle 22 antreiben.

Wenn alle Komponenten des stufenlosen Getriebes sich in den Positionen befinden, die in der 1 angezeigt sind, wird die Antriebsmaschine eingeschaltet, um die Kette 34 auf dem in der 1 veranschaulichten Weg laufen zu lassen. Dabei wird die Abtriebswelle 22 des Getriebes durch die Antriebsanordnung dank ihrer mechanischen Kupplung mit der Abtriebswelle 22 oder direkt mit den Scheiben 20 angetrieben.

Um eine ununterbrochene Rotation der Scheiben 20 und der Abtriebswelle 22 zu gewährleisten, ist es wichtig, dass die Antriebsanordnung 32 die Verengung 30 überspannt, da sie durch die Kette ohne irgendeine Unterbrechung ihrer kreisförmigen, kettengetriebenen Bewegung gedreht wird. Um das zu ermöglichen, ist es erforderlich, dass die Zähne der Antriebsanordnung 32 auf ihrer die Verengung überbrückenden Bahn mit der Kette 34 auf beiden Seiten der Verengung 30 perfekt in Eingriff sind, bevor sie die Kettenkrümmung beim Verlassen der Verengung freigeben, um die Stetigkeit der Antriebskraft von der Kette bis zur Abtriebswelle 22 des Getriebes während eines vollständigen 360° umfassenden Kreislaufs der Antriebsanordnung zu gewährleisten. Dieser Übergang der Antriebsanordnung über die Verengung muss auf allen für das Übersetzungsverhältnis relevanten Positionen der Kette 34 zwischen den Scheiben 20 erfolgen.

Um jegliche Eingriffsstörung der Kette 34 zu vermeiden, und zwar unabhängig davon, welche Antriebsanordnung 32 auch immer durch das Getriebe verwendet wird, kommt es darauf an, dass alles, was auch immer das Getriebe steuert, jede Veränderung des Übersetzungsverhältnisses verhindern wird, während sich die Antriebsanordnung im Bereich der Verengung 30 des Kettenkreislaufes zwischen den Scheiben 20 befindet.

Um das Antriebsübersetzungsverhältnis zwischen der Antriebswelle und der Abtriebswelle des Getriebes ausgehend von der in der 1 dargestellten Lage der Kette 34 mit niedrigem Übersetzungsverhältnis zu verändern, wird das Steuerrahmenelement 28 in Bezug auf den Getrieberahmen auf der Zeichnung nach links bewegt, und zwar durch jedes Steuermittel, welches auch immer dafür verwendet wird, um das zu erreichen. Wenn das Rahmenelement 28 bewegt wird, geschieht das auch mit den Spannkettenrädern 26, die es trägt. Die Scheiben 20 werden gleichzeitig durch irgendetwas, was sie steuert, veranlasst (was bei diesem Beispiel ein nach vorn herausragender Teil des Rahmenelements 28 ist), sich auf der Abtriebswelle 22 voneinander weg zu bewegen. Die nach außen gerichtete Bewegung der Scheiben 20 versetzt die Kettenverbindungsstifte 36 und somit die Kette zusammen mit der Antriebsanordnung 32 in die Lage, zwischen ihnen zur Abtriebswelle hin bewegt zu werden, wobei die Scheibenbewegung den Durchmesser der Kettenbahn zwischen den Scheiben kleiner werden lässt, um das Antriebs- bzw. Abtriebsübersetzungsverhältnis des Getriebes zu verändern. Das Kettenspannkettenrad 16 wird gleichzeitig ausgehend von seiner Position in der 1 durch sein Steuermittel oder durch seine Vorspannung nach oben bewegt, um die Spannung auf der Kette während jeder beliebigen Änderung des Übersetzungsverhältnisses des Getriebes aufrechtzuerhalten. Um das Übersetzungsverhältnis des Getriebes erneut zu verringern, wird das Steuerrahmenelement 28 in der 1 nach rechts bewegt, wobei die Richtungsänderungen der Bewegung seiner oben beschriebenen Komponenten gleichzeitig umgekehrt werden.

Die erste praktische Ausführungsform des Getriebes gemäß 1 wird nun ausführlich unter Bezugnahme auf die 3 bis 12 beschrieben.

Die 3 und 4 veranschaulichen das Getriebe 10 gemäß 1 jeweils in seinen Positionen mit niedrigem und hohem Übersetzungsverhältnis. Auf diesen beiden Zeichnungen werden die gleichen Bezugszeichen verwendet wie diejenigen in der 1 für die gleichen Komponenten des Getriebes gemäß 1.

Die Kette 34 ist eine Dreifachkette, bei der die Kettenglieder auf gemeinsamen Verbindungsstiften 36 fixiert sind, wie in der 5 zu sehen ist. Die Kettenglieder werden voneinander durch Rollen 38 auf den Verbindungsstiften 36 auf Abstand gehalten, wie in der 5 zu sehen ist. Die überstehenden Enden der Verbindungsstifte 36 sind entweder abgeflacht oder mit den in der 5 gezeigten Alternativen in einem Winkel &agr; abgeschrägt, der dem Kegelwinkel der Flächen 24 der Scheiben 20 entspricht. Die konischen Stiftenden halten die Kette eingezwängt gegen die Scheibenflächen in ihrer Position mit dem gewählten Übersetzungsverhältnis zwischen den Scheiben, und zwar entgegen einer radial nach innen gerichteten Bewegung hin zur Abtriebswelle 22 des Getriebes. Die Kette führt zu den dreifachen Antriebskettenrädern 14, Spannkettenrädern 16 und Spannkettenrädern 26, die die Verengung bilden, wie in den 3 und 4 zu sehen ist.

Wie aus den 3 und 4 und noch deutlicher aus den 11 und 12 ersichtlich ist, weisen die Spannkettenräder 26 keine deutlich angespitzten Kettenradzähne auf, da sie bei der Kraftübertragung des Getriebes keine Rolle spielen und lediglich mit einem Profil versehen sind, um die Kette zwischen ihren Rollen 38 leicht in Eingriff zu bringen und sie innerhalb und außerhalb der Verengung 30 zu führen und eine Eingriffstörung mit den Zähnen der teilweise mit Zähnen versehenen Antriebsanordnung im Bereich der Verengung 30 zu vermeiden.

Das stufenlose Getriebe befindet sich in einem Rahmen 40, der zwei spiegelbildlich angeordnete Seitenplatten 42 aufweist, wie in den 3 und 4 zu sehen ist. Die Seitenplatten des Rahmens tragen jeweils Wellenlager (nicht abgebildet), in denen die Antriebswelle 12 und Abtriebswelle 22 des Getriebes zwecks Rotation drehbar gelagert sind, und weisen einen schrägen Schlitz 44, in dem sich die Welle 46 der der Kettenspannung dienenden Spannkettenräder 16 bewegen lässt, sowie einen zweiten horizontalen Schlitz 48 und eine Ausformung 50 auf, die eine Spiralfeder 52 zum nach oben gerichteten Vorspannen der Welle 46 des Spannkettenrades in ihrem Schlitz 44 trägt.

Die 6 zeigt die Übersetzungsverhältnisänderungsvorrichtung 18, die die Baugruppe der Übersetzungsverhältnisänderungsscheiben 20, die Abtriebswelle 22 des Getriebes und das Steuerrahmenelement 28 umfasst. Das Rahmenelement 28 umfasst zwei Seitenarme 53 und eine Rahmenquerträgerplatte 54, die die Arme in dem mit Zwischenräumen angeordneten Verhältnis hält, das in der 6 gezeigt wird. Die Platte 54 trägt zwei Paare von nach vorn und entgegengesetzt gerichteten bogenförmigen Platten 55, wobei jedes Plattenpaar an den freien Enden der Platten eine Achse trägt, auf der die drei Spannkettenräder 26 (Baugruppe), die die Verengung 30 bilden, frei drehbar sind. Die Arme 53 auf der anderen Seite sind identisch und jeder Arm weist ein Paar nach außen überstehender Tragformationen 56 auf, die sich gleitend in den horizontalen Schlitzen 48 in den Seitenplatten 42 des Rahmens (siehe 3) bewegen, um die gesteuerte Bewegung des Rahmenelements 28 in Bezug auf den Rahmen 40 des Getriebes zu lenken. Die nach vorn gerichteten Enden der Arme 53 haben die auf der Zeichnung dargestellte Form, um Führungsschienen 57 auf jeder Seite der sich gegenüberliegenden, nach innen abgeschrägten Führungsschienenschlitze 58 zur Verfügung zu stellen.

Wie in den 6 und 7 zu sehen ist, umfassen die Übersetzungsverhältnisänderungsscheiben 20 jeweils einen nach außen überstehenden, integralen Zapfen 60, der neben seinem äußeren Ende in die Aussparung 62 eingelassen ist, eine Keilnut 64, die sich in einen im Wesentlichen dreieckigen, radialen Schlitz 66 auf der Rückseite der Scheibe 20 öffnet, und eine Gegengewichtsvorrichtung 68 für das Ausgleichen der Anordnung der Scheiben 20 während der Rotation.

Die Anordnung der Übersetzungsverhältnisänderungsscheiben 20 umfasst außerdem, wie in der 6 angezeigt, zwei Laufbuchsen 59, die jeweils auf entgegengesetzten Seiten mit einer Nut versehen sind, wobei die Böden der Nuten zueinander parallel verlaufen und voneinander eine Abstandsdimension haben, die dem Zwischenraum entspricht, der die Führungsschienen 57 trennt, die die Nuten 58 in den vorderen Abschnitten der Arme 53 des Rahmenelementes 28 begrenzen. Die Winkel der quer über die Außenflächen der Laufbuchsen 59 verlaufenden Nuten entsprechen den schrägen Winkeln der Nuten 58.

In der zusammengebauten Übersetzungsverhältnisänderungsvorrichtung 18 sind die Laufbuchsen 59 in den Aussparungen 62 auf den Zapfen 60 der Übersetzungsverhältnisänderungsscheiben 20 fixiert. Die Laufbuchsen lassen sich auf den Zapfen 60 frei drehen. Die Führungsschienen 57 auf jeder Seite der Nuten 58 des schräg liegenden Rahmenelements 28 sind gleitend in den Nuten der Laufbuchsen 59 gelagert. Bei dieser Anordnung lässt sich das Rahmenelement hin zur relativ fixierten Baugruppe der Scheiben 20 und von ihr weg bewegen, wobei seine Arme 53 in den Nuten der Laufbuchsen 59 lagern und durch sie geführt werden, um das Übersetzungsverhältnis des Getriebes durch das Bewegen der Scheiben 20 voneinander weg und zueinander hin zu verändern, während die ebenen Außenflächen der Laufbuchsen zur Achse der Abtriebswelle 22 des Getriebes senkrecht bleiben.

Die Gegengewichtsvorrichtungen 68 enthalten jeweils ein auf dem Kopf stehendes, U-förmiges Steuerglied 70, das ein bogenförmiges Ausgleichsgewicht 72 trägt. Die Steuerglieder 70 umfassen jeweils ein Paar Schenkel 74, die die Zapfen 60 der Scheiben 20 sowie ein Brückenglied 76 und auf den Rückseiten der Schenkel 74 Ausformungen (nicht abgebildet) überspannen, die mit im Querschnitt T-förmigen Nuten (auch nicht abgebildet) auf den Außenflächen der Scheiben in Eingriff und in ihnen gleitend gelagert sind, um die Gegengewichte in die Lage zu versetzen, zur Abtriebswelle 22 hin und von ihr weg bewegt zu werden.

Die Abtriebswelle des Getriebes, die in den 7 und 8 gezeigt wird, ist eine aus zwei Komponenten bestehende Verbundwelle 22, wobei jeder Teil der Welle auf seinem inneren Ende eine Kettenradzahnführungsscheibe 78 der Antriebsvorrichtung und ein dreieckiges Steuerelement 80 des Gegengewichts trägt.

Die Steuerelemente 80 der Gegengewichte sind an den Rückseiten der Scheiben 78 befestigt, wobei ihre Bodenflächen auf den Bodenflächen der Nuten 64 auf den Zapfen 60 der Übersetzungsverhältnisänderungsscheibe 20 ruhen, wie in der 7 zu sehen ist. Die Teile der Steuerelemente 80, die in den Nuten 64 und 66 der Scheiben 20 fixiert sind, verkeilen die Scheiben 20 gegen eine relative Rotation in Bezug auf die Komponenten der Abtriebswelle 22 und deren Zahnführungsscheiben 78. Die Brückenglieder 76 der Steuerelemente 70 der Gegengewichte ruhen auf den schrägen Oberflächen der dreieckigen Steuerelemente 80 der Gegengewichte. Während des Betriebs des stufenlosen Getriebes stützt eine von den Ausgleichsgewichten 72 erzeugte Zentrifugalkraft die Brückenglieder gegen die abgeschrägten Flächen der Steuerelemente 80 ab, wobei die Bewegung der Scheiben 20 und der Steuerelemente 80 zueinander und voneinander weg während der Übersetzungsverhältnisänderung die Brückenglieder 76 der Gegengewichtsanordnung dazu bringt, die Gegengewichte gegen die abgeschrägten Elemente 80 zur Achse der Abtriebswelle 22 hin und von ihr weg zu bewegen, um das vorausberechnete Ungleichgewicht der Masse der Scheibenbaugruppe 20 auszugleichen, wie z.B. dasjenige, welches durch die exzentrische Lage der Antriebsanordnung 32 und andere Komponenten in der Scheibenbaugruppe verursacht wird.

Der Teilkettenradzahntriebmechanismus der Antriebsanordnung 32, die in den 8 und 9 gezeigt wird, umfasst einen einzelnen zentralen Zahn 82 und zwei weitere Zahnpaare 84 und 86. Wie in der 9 zu sehen ist, werden die Teilkettenradzähne durch die Hebelarme 82, 841 und 861 getragen, wobei die Zähne jedes der Zahnpaare 84 und 86 und ihre Hebelarme auf den sich gegenüberliegenden Seiten des Arms mit dem zentralen Zahn einander spiegelbildlich gleichen. Der Hebelarm 821 des Kettenradzahns 82 trägt neben dem Zahn 82 einen Querstift 88, der – wie in den 7 und 9 zu sehen ist – angewinkelte Enden hat, die, während sie in der Kette im Eingriff bleiben, wie die Verbindungsstifte 36 der Kette 34 radial nach außen und nach innen zwischen den Flächen 24 der Scheiben 20 bewegt werden, wenn die Scheiben zueinander und voneinander weg auf der Abtriebswelle 22 bewegt werden. Der Hebelarm 821 weist außerdem vertikale Rippen 89 auf, die sich auf entgegengesetzten Seiten des Arms 821 zwischen dem Stift 88 und dem freien Ende des Arms erstrecken. Die übrigen Arme jedes Zahnarmpaares 841 und 861 tragen jeweils an ihren unteren Enden einen Querstift 90, der in beiden Seiten des Zahnarmhebels verankert ist und aus ihnen hervorsteht.

Die Zahnführungsscheiben 78 auf den Komponenten der Abtriebswelle 22 sind jeweils mit einer mittigen, fast diametralen Nut 92 und auf jeder Seite der Nut mit einem Paar dicht beieinander angeordneter Nuten 94 und einem Paar außen angeordneter Nuten 96 versehen. Die Nuten 94 und 96 verlaufen – wie aus der 10 noch deutlicher ersichtlich ist – ausgehend von Ausgangspunkten an der Grundlinie der Nut 92 in den Oberflächen der Scheiben gewölbt und nach außen gefächert.

Wie in der 8 gezeigt wird, weisen die Zahnführungsscheiben 78 außerdem jeweils einen erhabenen, teilweise peripheren Abstandszahnkranz 98 auf, mit dessen Hilfe die beiden Führungsscheiben und Teile der Abtriebswelle zusammen durch Senkschrauben (nicht abgebildet) mit den Zahnarmen 821, 841 und 861 gekoppelt werden, die in dem oben offenen Hohlraum zwischen den Scheiben fixiert sind und aus ihr herausragen. Die ziemlich festen Rippen 89 auf dem Zahnarm 821 sind gleitend in den Nuten 92 der Scheibe 78 fixiert und dienen als das Drehmomentübertragungsmittel zwischen der Kette 34 und der Abtriebswelle 22. Die Stifte 90 auf den übrigen Zahnarmen 841 und 861 sind gleitend in den Nuten 94 und 96 fixiert, wie aus den 10, 11 und 12 ersichtlich ist.

Der Teilkettenradzahntriebmechanismus der Antriebsanordnung 32 ist in den 9 und 10 noch deutlicher abgebildet. Alle Zähne und Arme, die sie tragen, sind aus geeigneten Metallplatten gefertigt, die schichtweise zusammengefügt sind.

Der Zahnarm 821 weist zwei nach außen vorstehende Ohren auf, in denen sich jeweils eine bogenförmige Nut 100 befindet, die – wie in den 9 und 10 zu sehen ist – einen Krümmungsradius R¹ aufweist, der auf die Mitte der Verbindungsstiftachse der Kettenrolle 38 eingestellt ist, die beim Betrieb in dem Zahn 82 auf der Seite des Zahnarms im Eingriff ist, auf der sich das Ohr befindet, in dem es fixiert ist. Die Zahnarme 841 haben jeweils nur ein einziges vorstehendes Ohr, das von dem Zahnarm 821 weg führt und eine bogenförmige Nut 102 aufweist, wobei deren Krümmungsradius R² auf die Mitte der Achse des Verbindungsstiftes der Kettenrolle 36 eingestellt ist, die mit der Seite des Zahnarms 841 im Eingriff ist, von der das geschlitzte Ohr vorsteht. Die Zahnarme 861 weisen jeweils ein nach außen vorstehendes Ohr 104 auf, das eine gekrümmte Oberfläche hat, die mit der Mitte auf R² eingestellt ist, auf der sich die Unterseite der auf den Zahnarmen 84 befindlichen Ohren stützt.

Die Querseiten der Zahnhebelarme 841 und 861 sind in der Mitte über ihre gesamte Länge oberhalb und unterhalb der vorstehenden Ohren geschlitzt, die sie tragen, wie in der 9 zu sehen ist. Die oberen Teile der Nuten unterhalb der Zähne 84 und 86 tragen jeweils die feststehenden, gekrümmten Führungselemente 106 und 108. Die Führungselemente 108 befinden sich in dem zusammengebauten Zahntriebmechanismus, um in den Nuten 102 der Ohren auf den Zahnarmen 841 eine gute Gleitpassung zu gewährleisten, wobei die Führungselemente 106 in ähnlicher Weise in den Nuten 100 in den Ohren der Zahnarme 821 fixiert sind.

Um zwischen den Zähnen 82, 84 und 86 für das Tragen der Rollen 38 der Kette 34 eine durchgehende Oberfläche des Teilkettenrades zu gewährleisten, werden die unteren Abschnitte der Zähne nach außen auf einen Radius aufgeweitet, der dem Radius der Außenflächen der Kettenrollen 38 entspricht.

Um die fortlaufende Stützoberfläche für die Kette zu erhalten, wenn die Zähne 82, 84 und 86 durch ihre Hebelarme in Bezug aufeinander bewegt werden, da der Kettenradius sich beim Betrieb zwischen den Flächen 24 der Scheiben 20 ändert, tragen die Zähne 84 und 86jeweils nur auf ihren nach außen gerichteten Seiten in den Befestigungskeilen 110 und 112 sowie der zentrale Zahn 82 einen Keil 114 auf jeder Seite des Zahns. Die Oberseiten der Keile sind alle gekrümmt, um als Fortsetzungen der ausgeweiteten unteren Abschnitte der Zähne zu dienen. Die Keile 110 auf den Zähnen 84 sind gleitend in den Nuten 116 auf den nach innen gerichteten Seiten der Zahnarme 861 fixiert und die Keile 114 sind in ähnlicher Weise in den Nuten 118 auf den Armen 841 fixiert.

Die aus Teilkettenradzähnen bestehende Antriebsanordnung 32 wird in den 10 und 11 in der Position des niedrigen Übersetzungsverhältnisses des Getriebes gezeigt, wobei sich die Mittelpunkte der Kettenradzähne – wie in der 10 zu sehen ist – auf punktierten, strahlenförmig von der Achse der Abtriebswelle 22 des Getriebes abgehenden Linien befinden, um auf optimale Weise zwischen den benachbarten Rollen 30 der Kettenglieder im Eingriff zu sein und auf ihnen aufzuliegen. Wie oben bereits erwähnt, ist es erforderlich, dass diese Ausrichtung der Zähne 82, 84 und 86 in Bezug auf die Kettenrollen und die Achse der Abtriebswelle des Getriebes beibehalten wird, wenn das Übersetzungsverhältnis des Getriebes ausgehend von der in den 10 und 11 gezeigten Stellung der Antriebsanordnung 32 mit großem Radius und niedrigem Übersetzungsverhältnis und der in der 12 gezeigten Stellung mit kleinerem Radius und hohem Übersetzungsverhältnis verändert wird.

Die Endstellungen der Bewegung der Zähne 82, 84 und 86 sowie ihrer Arme zwischen den Zahnführungsscheiben 78 der Abtriebswelle des Getriebes werden in den 11 und 12 veranschaulicht.

Bei der in den 10 und 11 dargestellten und für ein niedriges Übersetzungsverhältnis erforderlichen Stellung der Kette 34 und des Zahntriebmechanismus der Antriebsanordnung 32 werden die Zahnarme 841 und 861 – wie auf den Zeichnungen zu sehen ist – durch die Fixierungen ihrer Stifte 90 in den Nuten 94 und 96 auseinander sowie von der diametralen Nut 92 weg gespreizt, die der Führung der Radialbewegung des Zahnarms 821 und auf diese Weise des gesamten miteinander verbundenen Zahntriebmechanismus dient.

Bei der Bewegung von der in den 10 und 11 zu sehenden und für ein niedriges Übersetzungsverhältnis bestimmten Stellung der Kette 34 zwischen den Trennungsscheiben 20 (auf Veranlassung durch das Getriebesteuergerät) hin zu der in der 12 dargestellten Position für ein hohes Übersetzungsverhältnis werden die Kettengliederstifte 36 und der Stift 88 des Arms 821 des Zahntriebmechanismus durch die Spannung der Kette 34 in radialer Richtung nach innen gegen die konischen Flächen 24 der Scheiben bewegt, um auf diese Weise zu erreichen, dass der Rotationsradius der Kette im Verhältnis zur Achse der Abtriebswelle reduziert wird. Dabei werden die Arme mit den Teilkettenradzähnen in den Nuten 94 und 96 für ihre Stifte 90 nach unten bewegt, wie in der 10 zu sehen ist, sowie aufeinander zu bewegt, wie in der 12 zu sehen ist. Bei der Bewegung des Zahntriebmechanismus zu dieser Getriebeposition für ein hohes Übersetzungsverhältnis sind die nach außen geneigten, zahnbestückten Abschnitte der Zahnarme 841 und 861 teilweise jeweils auf den Radien R¹ und R² gedreht worden, um die punktierten Radiallinien, die mittig über die Zähne hinwegführen, wie in der 10 zu sehen ist, fächerartig nach außen auszubreiten, um den Winkel zwischen ihnen zu vergrößern, wie in der 12 zu sehen ist, während sie in allen Positionen des Übersetzungsverhältnisses zwischen den in den 1, 11 und 12 dargestellten Positionen des niedrigen und hohen Übersetzungsverhältnisses auf der Achse der Abtriebswelle 22 zentriert bleiben. Die oben erwähnte, durch die Nuten 94 und 96 sowie durch die Nuten 100 und 102 gesteuerte Bewegung der Zahnarme gewährleistet, dass die Zähne 82, 84 und 86 immer in allen Positionen des Übersetzungsverhältnisses des Getriebes auf optimale Weise zwischen und mit den benachbarten Kettenrollen im Eingriff sein werden, und zwar ungeachtet der Geschwindigkeit der Kette und somit der Übersetzungsverhältnisänderungsscheiben 20 und ihrer zusammengesetzten Abtriebswelle 22.

Wie oben unter Bezugnahme auf die 1, 6 und 7 bereits erwähnt wurde, lässt sich das Rahmenelement 28, das mit den Laufbuchsen 59 der Baugruppe der Übersetzungsverhältnisänderungsscheiben 20 im Eingriff ist, und das die Spannkettenräder 26 trägt, die die Kettenverengung 30 bilden, durch die Steuermittel des Getriebes zu der Baugruppe der Scheiben 20 und der Abtriebswelle hin und von ihr weg bewegen, die sie in schrittweisen Stufen befördert. Der Zweck dieser schrittweisen Bewegung besteht genau darin, die Länge der Kette 34 zu regeln, die in den Kettenkreislauf zwischen den Scheiben 20 über die Spannkettenräder 26 hinweg während der Übersetzungsverhältnisänderung des Getriebes bei laufendem Betrieb eingeführt und aus ihm herausgenommen wird.

Bei dieser Ausführungsform der Erfindung ist die gewählte Länge des Kettengliedes – wie in der 10 zu sehen ist – gleich der Länge L eines Kettengliedes, die zwischen den Achsen der benachbarten Verbindungsstifte 36 gemessen wird. Die schrittweise Bewegung des Rahmenelements 28 durch das Steuergerät des Getriebes führt dazu, dass ein Glied der Kette dem Kettenkreislauf hinzugefügt oder aus ihm entfernt wird, um so zu gewährleisten, dass die Zwischenräume zwischen den Kettengliedrollen 38 mit den verschiedenen Zähnen des Zahntriebmechanismus der Antriebsanordnung 32 auf beiden inneren Seiten der Kette in der Verengung 30 absolut synchronisiert sind, wenn der Zahntriebmechanismus die Verengung überquert, wie in den 11 und 12 zu sehen ist. Wie oben bereits erwähnt wurde, darf diese Kettenbewegung zur Veränderung des Übersetzungsverhältnisses in den Kettenkreislauf zwischen den Scheiben 20 hinein oder aus ihm heraus nur dann erfolgen, wenn die Zähne des Teilkettenradzahntriebmechanismus der Antriebsanordnung 32 nicht in Berührung mit der Verengung 30 des Kettenkreislaufs sind. Diese Synchronisation der Zähne der Kettenanordnung mit den Zwischenräumen zwischen den Gliedern der Kette 34 macht einen sauberen und perfekten Eingriff der Zähne in die Kette bei allen von der Konstruktion vorgesehenen Abtriebswinkelgeschwindigkeiten der Abtriebswelle 22 möglich, die eine Höhe von 6000 Umdrehungen pro Minute erreichen könnten, und zwar ohne irgendeine Unterbrechung der Drehmomentübertragung oder der Abtriebswinkelgeschwindigkeit.

Wie in der Präambel zu dieser Patentbeschreibung erwähnt, stützen sich viele bekannte, offensichtlich funktionsfähige stufenlose Getriebe der oben beschriebenen Art bei ihrer Arbeitsweise auf die Verwendung von Einwegkupplungen oder Freilaufkupplungen, wobei die Freilaufkupplungen die Möglichkeit einer Kraftübertragung in beiden Richtungen über die Getriebe ausschließen. In dem oben beschriebenen Getriebe gemäß der Erfindung gibt es jedoch kein Hindernis für die Kraftübertragung von der Abtriebswelle 22 zur Antriebswelle 12, wodurch die Eignung des Getriebes für die Motorbremsung voll und ganz gewährleistet wird.

Eine zweite Ausführungsform des stufenlosen Getriebes gemäß der Erfindung wird in der 13 gezeigt und umfasst ein statisches Rahmenglied 120, das einen Übersetzungsverhältnisänderungsmechanismus 122 sowie eine Schaltvorrichtung 124 trägt. Das Getriebe umfasst außerdem ein Rahmenelement 126, das an dem Rahmen 120 beweglich befestigt ist, um sich mit Hilfe der Verstellschraubenspindel oder elektronisch gesteuerten hydraulischen Vorrichtung der ersten Ausführungsform hin zu dem Übersetzungsänderungsmechanismus 122 oder von ihm weg zu bewegen. Das Rahmenelement 126 ist weitgehend das gleiche wie das Rahmenelement 28 aus der ersten Ausführungsform des Getriebes, weist aber nicht die Rahmenköpfe der Arme 53 auf, die die schrägen Führungsschienen 57 tragen, wenn die Übersetzungsverhältnisänderungsbewegung des Mechanismus 122 bei dieser Ausführungsform der Erfindung durch die Schaltvorrichtung 124 in Gang gesetzt wird. In der 13 werden die zur Kennzeichnung der Komponenten und Konstruktionsgebilde verwendeten Bezugszeichen der Zeichnung der Komponenten des Rahmenelementes 28 benutzt, die die gleichen wie diejenigen sind, die bei dieser zweiten Ausführungsform verwendet werden.

Der Mechanismus 122 zur Veränderung des Übersetzungsverhältnisses enthält – wie in den 14 und 19 zu sehen ist – zwei Übersetzungsverhältnisänderungsscheiben 128, die auf ihren konischen Stirnflächen 130 – wie aus der 19 am besten ersichtlich ist – jeweils eine zentrale, lineare Nut 132, die auf die Achse der genuteten Abtriebswelle 138 zentriert ist, und zwei Paar außen liegender Nuten 134 und 136 aufweisen, wobei eine Nut aus jedem Paar sich auf den entgegengesetzten Seiten der zentralen Nut 132 befindet. Die Nuten 134 sind ausgehend von ihren äußeren Enden hin zu ihren inneren Enden nach innen gebogen, wobei sich ihre Krümmungsrate zu den unteren Enden hin verstärkt. Die Nuten 136 sind in gleicher Weise gebogen, wobei ihre Krümmungsrate – wie aus der 19 ersichtlich ist – stärker betont ist als die der Nuten 134 zu ihren unteren Enden hin. Die Nut 132 ist – wie aus den 14 und 19 ersichtlich wird – hinterschnitten und im Querschnitt gleichmäßig T-förmig über ihre gesamte Länge, während die hinterschnittenen Abschnitte der Nuten 134 und 136, die in der 19 mit punktierten Linien dargestellt sind, mit den offenen äußeren Abschnitten der Nuten nicht symmetrisch sind, und zwar für einen Zweck, der weiter unten erläutert wird.

Die Antriebsanordnung 140 umfasst bei dieser Ausführungsform der Erfindung – wie aus den 14, 16 und 19 ersichtlich ist – zusammen mit den Scheibennuten 132, 134 und 136 einen zentralen Zahnmitnehmer 142, ein erstes Paar von Zahnmitnehmern 144, die dicht bei dem Mitnehmer 142 angeordnet sind, und ein zweites Paar äußerer Zahnmitnehmer 146.

Die beim Getriebe dieser zweiten Ausführungsform verwendete Antriebskette bleibt auch die Kette 34 der ersten Ausführungsform und jeder der Zahnmitnehmer umfasst drei quer ausgerichtete Kettenradzähne, die so geformt sind, wie es in den 14, 16 und 19 gezeigt wird, wobei die Zähne jedes Zahnmitnehmerpaars 144 und 146, die sich auf den entgegengesetzten Seiten des zentralen Mitnehmers 142 befinden, einander spiegelbildlich gleich sind. Wie aus der 16 klar ersichtlich ist, sind die Bodenabschnitte jedes Kettenradzahns auf den Zahnmitnehmern nach außen ausgeweitet, genauso wie jene aus der vorhergehenden Ausführungsform, um so Sitze für die Aufnahme der Kettenrollen 38 auf jeder Seite eines Kettenglieds zu schaffen, mit dem der Zahn in allen Übersetzungsverhältnisänderungspositionen der Kette zwischen den Scheiben 128 im Eingriff ist.

Die Zähne jedes Zahnmitnehmers sind an einer Querstange 148 befestigt und werden voneinander durch eine Dimension auf Abstand gehalten, die den quer ausgerichteten Zwischenräumen zwischen den Rollen 38 der Kette 34 entspricht.

Die Enden der Querstange 148 des Zahnmitnehmers 142 tragen jeweils eine rechteckige Querausformung 150, die zum Kegelwinkel der Flächen 130 der Übersetzungsverhältnisänderungsscheiben 128 und somit auch zu den hinterschnittenen Abschnitten der Böden der Scheibennuten 132, in denen sie gleitend fixiert sind, zusätzlich auf Winkel gebogen ist.

Die Enden der Zahnmitnehmer 144 und 146 enthalten jeweils – wie aus der 16 ersichtlich ist – eine nach außen vorstehende obere, zylindrische Ausformung 152, wobei sich ihr Ende zum Boden der Scheibennut hin zusätzlich verjüngt, in der sie beim Betrieb fixiert ist, sowie eine zweite Ausformung 154, die aus einem zylindrischen Zapfen besteht, der an seinem freien Ende eine radial vorstehende Scheibe 156 trägt. Die zylindrischen Ausformungen 152 haben jeweils einen Durchmesser, der eine genaue Gleitpassung in den äußeren Abschnitten der Nuten 134 und 136 auf den Flächen der Scheiben 128 ermöglicht. Der Zapfen der Ausformung 154 hat einen geringeren Durchmesser als der Zapfen der Ausformungen 152, wobei seine Achse in Bezug auf die Achse der Ausformung 152 nach unten geneigt ist, so dass die Achse senkrecht zu den Böden der Nuten 134 oder 136 der Scheiben 128 steht, in denen sie beim Betrieb fixiert ist, wobei die äußere Oberfläche seiner Scheibe 156 mit der konischen Fläche der Ausformung 152 auf der gleichen Ebene liegt. Die Scheibe 156 der Ausformung 154 hat eine Stärke und einen Durchmesser, die eine gute Gleitpassung in den hinterschnittenen Abschnitten der Nuten 134 oder 136 ermöglichen. Die Oberflächen der Scheiben 156 klemmen die Zahnmitnehmer in den Nuten gegen eine nach oben oder nach unten gerichtete Bewegung aus ihren ausgewählten Übersetzungsverhältnispositionen in den Nuten so fest, wie es durch das Ausmaß der Separation der Scheiben bestimmt wird.

In der zusammengebauten Baugruppe 122 der Übersetzungsverhältnisänderungsscheiben und der Baugruppe ihrer Antriebsanordnung 140 dienen die Ansatzkegel der Ausformungen 150, 152 und 154 jeweils auf den Zahnmitnehmern 142, 144 und 146 dem gleichen Zweck wie die Ansatzkegel der Verbindungsstifte 36 der Kette 34, die im Zusammenhang mit dem stufenlosen Getriebe der ersten Ausführungsform beschrieben wurden, und zwar beim Festklemmen gegen die Böden der Nuten der Scheiben 128, in denen sie fixiert sind, um eine von der Achse der Abtriebswelle des Getriebes wegführende, unkontrollierte Radialbewegung der Zahnmitnehmer zu verhindern, wenn sie beim Durchlaufen der Verengung 30 zwischen den Spannkettenrädern 26 keinen Kontakt mehr mit der Kette 34 haben, und die Zahnmitnehmer in die Lage zu versetzen, nach innen oder nach außen zwischen den Scheiben 128 bewegt zu werden, während ihre Zähne genau mit der Kette 34 im Eingriff bleiben, um das Antriebs- bzw. Abtriebsübersetzungsverhältnis des Getriebes zu verändern, wenn die Scheiben 128 auf der Abtriebswelle 138 voneinander weg und aufeinander zu bewegt werden, wie es weiter unten beschrieben wird.

Genauso wie das bei den Zähnen der Zahnbaugruppe der vorhergehenden Ausführungsform des Getriebes der Fall war, ist es auch hier erforderlich, dass die Zähne der Zahnmitnehmer 144 und 146 etwas nach außen und vom Zahnmitnehmer 142 weg gedreht und enger zusammen bewegt werden, wenn die Antriebsanordnung 140 in den Nuten 134 und 136 ihrer Scheiben 128 zusammen mit den fünf Zahnmitnehmern 142, 144 und 146 durch die Kettenspannung hin zur Position der Abtriebswelle des Getriebes bei hohem Übersetzungsverhältnis und kleinem Radius des Kettenrades bewegt wird, wie in der 13 zu sehen ist. Das wird bei dieser Ausführungsform der Erfindung dadurch erreicht, dass die Scheiben 156 der Zahnmitnehmerausformungen 154 von der oberen Position in der 19 zu ihren mit einer punktierten Linie gekennzeichneten, unteren Positionen bewegt werden. In dieser Position haben die außermittigen, hinterschnittenen Abschnitte der Nuten 134 und 136 die Scheiben 156 der Ausformung 154 und auf diese Weise die Zahnmitnehmer 144 und 146 sowie deren Zähne ein wenig um die Achsen ihrer Ausformungen 152 gedreht, um einen Ausgleich für die Verringerung des Radius der Kettenbahn zwischen den Scheiben 128 zu schaffen und gleichzeitig die Zähne des Zahnmitnehmers mit der Kette genau in Eingriff zu halten. Das bleibt eine Sache von entscheidender Bedeutung, wenn die Zähne der Antriebsanordnung 140 die Kettenverengung 30 durchlaufen, wobei ihre äußeren Zähne mit der Kette auf beiden Seiten der Verengung im Eingriff sind. Bei der Rückführung des Getriebes zu seinem niedrigen Übersetzungsverhältnis und zur Position bei vergrößertem Kettenbahnradius werden die Zahnmitnehmer und die Ketten zwischen den sich schließenden Scheiben 128 nach außen bewegt, wobei der hinterschnittene Abschnitt der Nuten 134 und 136 jetzt die Zahnmitnehmer 144 und 146 sowie ihre Zähne in die entgegengesetzte Richtung dreht, um einen Ausgleich für die Vergrößerung des Radius der Kettenbahn zu schaffen.

Der periphere Abstand der Zahnmittelpunkte zwischen den Zahnmitnehmern 142, 144 und 146 bei dieser Ausführungsform des Getriebes beträgt 2 × L im Gegensatz zu L bei der ersten Ausführungsform.

Wie bei dem Getriebe der vorhergehenden Ausführungsform bleibt es wichtig, dass jede Veränderung des Übersetzungsverhältnisses und jede Verlängerung oder Verkürzung der Kette, die zwischen den Scheiben 128 stattfindet, nur solange vor sich gehen kann, wie die Teilkettenradzähne der Antriebsanordnung 140 nicht in Berührung mit dem Bereich der Verengung 30 der Kettenbahn zwischen den Scheiben 128 stehen.

Wie in den 13, 14 und 15 zu sehen ist, gehören zu den konischen Scheiben 128 für die Veränderung des Übersetzungsverhältnisses bei dieser Ausführungsform der Erfindung jeweils auch die Zahnräder 158 für die Veränderung des Übersetzungsverhältnisses, wie aus der 15 ersichtlich wird. Die Zahnräder 158 sind an den Außenflächen der Scheiben 128 durch zylindrische Mitnehmer 162 befestigt und von ihnen in Abstand gebracht, die rotierend im Eingriff und in den Aussparungen 161 in den Zapfen 160 auf den Scheiben frei drehbar sind, wie aus der 15 ersichtlich ist. Die Zahnmitnehmer 162 sind mit Außengewinde versehen und in Ringen 164 mit Innengewinde im Schraubeingriff, die an den Seitenwänden des Abschnitts des Getrieberahmens 120 befestigt sind, in dem die Baugruppe 122 für die Veränderung des Übersetzungsverhältnisses untergebracht ist. Die Gewinde auf den Zahnmitnehmern 162 und den Ringen sind dergestalt, dass während der Veränderung des Übersetzungsverhältnisses des Getriebes die Scheiben 128 gleichzeitig aufeinander zu und voneinander weg bewegt werden, während die Zahnräder 158 in einer gemeinsamen Richtung gedreht werden.

Die Zahnräder 158 sind, wie in der 13 zu sehen ist, mit den Schaltzahnrädern 166 der Schaltvorrichtung 124 im Eingriff und werden beim Betrieb durch sie gedreht. Die Schaltzahnräder 166 werden durch kerbverzahnte Wellenstümpfe einer Rohrwelle 168 gedreht und lassen sich in Achsenrichtung auf den kerbverzahnten Wellenstümpfen einer Rohrwelle 168 bewegen, die in Lagern (nicht abgebildet) in den Seitenwänden des Abschnitts des Rahmenelementes 120 der Baugruppe 122 für die Veränderung des Übersetzungsverhältnisses drehbar ist. Die Schaltzahnräder 166 weisen jeweils ringförmige Seitenplatten 170 auf, die von den Zähnen des Zahnrades radial nach außen ragen, wie in der 13 zu sehen ist, um so einen Drehkanal zu schaffen, in dem die mit Zähnen versehenen Abschnitte der Zahnräder 158 in der Eingriffszone der Zahnräder fixiert werden, so dass die Bewegung der Zahnräder 158 während der Veränderung des Übersetzungsverhältnisses zum Getrieberahmen hin und von ihm weg die Schaltzahnräder 166 veranlasst, ihrer Bewegung auf den kerbverzahnten Wellenstümpfen der Wellen 168 zu folgen, um die Zahnräder in Eingriff zu halten, ohne dass es viel breiterer und schwererer Schaltzahnräder 166 bedarf.

Die Schaltvorrichtung 124 weist außerdem eine Auslöseanordnung 172 für das Schalten auf, die sich in einem Abschnitt des Rahmenelementes 120 an der Außenseite des oberen Schaltzahnrades 166 in der 13 befindet, sowie einen Torsionsstab 174, der drehbar in der Bohrung der Welle 168 fixiert ist, und dessen eine Stirnseite auf jede geeignete Weise an der Welle an oder zu ihrem Wellenstumpf hin befestigt ist, der die Auslöseanordnung 172 und einen Getriebemotor 176 trägt, der mit der zweiten Stirnseite des Torsionsstabes 174 verbunden ist, der aus der Welle 168 auf der Außenseite des Rahmens 120 herausragt.

Aus den 17 und 18 geht hervor, dass die Auslöseanordnung 172 aus zwei identischen Sperrvorrichtungen zusammengesetzt ist, die sich in einer Rücken-an-Rücken-Konfiguration auf dem kerbverzahnten Wellenstumpf der Welle 168 befinden. Jedes der sich drehenden Sperrräder 178 trägt bei dieser Ausführungsform der Erfindung sechs Sperrklinkenzähne 180, die in gleichmäßigen Abständen voneinander mit Zwischenräumen von 60° um den Kreisumfang der Sperrklinke herum angeordnet sind. Die Auslöseklinken 182 sind so geformt, wie sie auf den Zeichnungen dargestellt sind, und sind jeweils teilweise um einen normalen Bolzen 184 drehbar, dessen Stirnseiten in den Seitenwänden des Rahmenabschnitts verankert sind, in dem die Auslöseanordnung fixiert ist, wie aus der 13 ersichtlich ist.

Die Steuervorrichtung für das in der 13 dargestellte Getriebe enthält die Verstellschraubenspindel oder eine elektrisch zu betätigende, hydraulische Schaltvorrichtung zum Bewegen des Rahmenelementes 126 hin zum und vom Rahmenelement 120 weg sowie eine Trigger-Steuergerät (nicht abgebildet) zum Auslösen einer vorbestimmten schrittweisen Schaltbewegung der Übersetzungsverhältnisänderungsscheiben aufeinander zu und voneinander weg. Das Trigger-Steuergerät ist das Grundsteuergerät und steuert außerdem die indizierte Bewegung der Anordnung des Rahmenelements 126.

Bei der Funktionsweise des in der 13 dargestellten Getriebes wird die schrittweise Bewegung der Scheiben 128 zur Veränderung des Übersetzungsverhältnisses und auf diese Weise auch der Lauf der Kette 34 zwischen ihnen wie bei dem Getriebe der vorhergehenden Ausführungsform durch die Steuervorrichtung des Getriebes verhindert, während sich die aus einem Teilkettenrad bestehende Antriebsanordnung 140 im Bereich der Kettenverengung 30 zwischen den Scheiben 128 befindet.

Bei laufendem Getriebe und auf Befehl des primären Trigger-Steuergeräts zur Verschiebung des Übersetzungsverhältnisses des Getriebes nach oben oder nach unten wird die Elektronik des Steuergerätes den Motor 176 in Gang setzen, um das zweckdienliche Drehmoment auf den Torsionsstab 174 aufzubringen und es in welcher auch immer ausgewählten Richtung einzuschalten. Die Welle 168 wird in der Zwischenzeit durch die Auslöseklinken 182 in einer gegen Rotation blockierten Position gehalten, die die Scheiben 178 des Sperrzahnrades gegen Rotation in einer von beiden Richtungen festhalten, wie in der 17 zu sehen ist.

Eine der Auslöseklinken 182, und zwar unabhängig davon, welche von ihnen auch immer gegen die Vorspannung des auf die Sperrräder 178 über die Welle 168 einwirkenden Torsionsstabes 176 betätigt werden muss, wird jetzt in der Richtung ausgelöst, die durch einen der Pfeile in der 17 gekennzeichnet ist, um den Zahn des Sperrrades auszuklinken, der dank der gespeicherten Energie des Torsionsstabes 174 mit ihm im Eingriff ist. Beim Ausklinken werden die Sperrzahnräder 178 unverzüglich einschnappend in die erforderliche Richtung gedreht, um die Welle 168, die Schaltzahnräder 166 und die Zahnräder 158 zu einer schrittweisen Drehung zu veranlassen, damit die Scheiben 128 je nach Bedarf aufeinander zu oder voneinander weg bewegt werden können. Die Auslöseklinken 182 des Sperrzahnrades sind mit der Schwerkraft in Richtung zu den Sperrzahnrädern 178 vorgespannt und ein ausgeklinkter Zahn 180 des Sperrzahnrades wird, wenn man von der Annahme ausgeht, dass das in der 18 dargestellte Sperrzahnrad entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht wird, die Nase der Sperrklinke nach unten auf das Sperrzahnrad zu bewegen, um den nachfolgenden Zahn so in Eingriff zu bringen, wie es in der 18 gezeigt wird. Um die Auslöseklinken 182 noch formschlüssiger zurückzusetzen, könnte dazwischen eine Feder eingesetzt und mit den nach oben vorstehenden Auslösearmen der Auslöseklinken verbunden werden, um die Arme zueinander vorzuspannen. Um die Zahnräder 158 in die entgegengesetzte Richtung zu drehen, wird der Motor 176 durch das Steuergerät gedreht, um die Sperrzahnräder 178 in der entgegengesetzten Richtung mit einer Drehmomentbelastung zu versehen.

Das oben genannte Verfahren mit der Verwendung einer mechanischen Vorrichtung (Torsionsstab 174) als Vorrichtung zur Speicherung der Auslösungsenergie beseitigt die Notwendigkeit, weitaus kostspieligere und kompliziertere elektrische oder hydraulische Hochleistungsvorrichtungen für die Energiespeicherung zur Erreichung des gleichen Zwecks zu beschaffen.

Wie bei dem Getriebe aus der ersten Ausführungsform wird es offensichtlich erforderlich sein, in Übereinstimmung mit der Funktionsweise der Schaltvorrichtung 124 schrittweise das Rahmenelement 126 hin zur Baugruppe 122 für die Veränderung des Übersetzungsverhältnisses und von ihr weg zu bewegen, um so die Kette in die Kettenbahn zwischen den Scheiben 128 hinein zu führen oder aus ihr heraus zu führen. Das wird bei dieser Ausführungsform der Erfindung auf genau die gleiche Art und Weise erreicht, in der das Rahmenelement 28 im Getriebe der ersten Ausführungsform bewegt wird. Die Verstellschraubenspindel oder elektronisch geregelte, hydraulische Steuervorrichtung zur Bewegung des Rahmenelements 126 wird durch das Grundsteuergerät aktiviert, das die Schaltvorrichtung 124 steuert und aktiviert.

Die erforderlichen Variablen, die für die Berechnung der Mittellinien der Nuten 134 und 136 der Scheibe 128 benötigt werden, werden in der 19 veranschaulicht und werden jetzt anhand eines kurzen mathematischen Modells beschrieben.

Die Punkte P, G, K, M, N und O liegen auf einem gemeinsamen Radius SR (Linie AG) des Antriebskettenrades und sind alle voneinander unter Bezugnahme auf den Punkt A im Zentrum der Abtriebswelle des Getriebes durch den Winkel &thgr; getrennt, der den Kettengliedlängen L auf diesem Antriebsradius SR entspricht. In Anbetracht der Tatsache, dass die X-Achse die Horizontale durch den Punkt A und die Y-Achse die Vertikale durch den Punkt A ist, können die X- und Y-Koordinaten der Punkte H und Q berechnet werden, vorausgesetzt der Antriebsradius SR und die Kettengliedlänge L sind wie folgt:

L² = 2·SR² – 2·SR·SR·cos(&thgr;) und durch Lösung für &thgr; ergibt:

Der äquivalente Antriebsradius RE am Mittelpunkt der Länge L des Kettenglieds vom Punkt Q bis zum Punkt A verläuft deshalb lotrecht zur Linie KM und wird folgendermaßen berechnet:

Die X- und Y-Koordinaten des Punktes Q sind deshalb folgende: X: QE = RE·sin(k·&thgr;)(C) Y: AE = RE·cos(k·&thgr;)(D)

Wenn k die ganze Zahl ist, die das Vielfache der von der Y-Achse entfernten Zahl der Kettengliedlänge anzeigt, ist k in diesem Falle gleich 2.

Die X- und Y-Koordinaten des Punktes H sind deshalb folgende: X: HF = RE·sin(k·&thgr;)(E) Y: AF = RE·cos(k·&thgr;)(F)

Wenn k die ganze Zahl ist, die das Vielfache der von der Y-Achse entfernten Zahl der Kettengliedlänge anzeigt, ist k in diesem Falle gleich 4.

Wenn man die Gleichungen A bis F zusammenfasst, kann daraus ein verallgemeinertes Gleichungssystem für die X- bis Y-Koordinaten im gesamten Bereich der Übersetzungsverhältnisse des Getriebes wie folgt abgeleitet werden:

Wobei k die ganze Zahl anzeigt, die das Vielfache der von der Y-Achse entfernten Zahl der Kettengliedlänge anzeigt.

Die X- und Y-Koordinaten der Punkte I und J (Mittellinien jeweils für die äußeren und inneren Abschnitte der Nuten, wenn SR geändert wird) können ohne weiteres durch das Einfügen ihrer festen Relation in Bezug auf den Punkt H und die Linie HA bestimmt werden, die von einem Zahn des Kettenrades zum anderen unterschiedlich sein kann.

Der oben dargelegte Sachverhalt kann zu zwei nicht miteinander identischen Mittellinien für die äußeren und inneren Abschnitte der Nuten 134 und 136 führen, wie es durch die punktierten, hinterschnittenen Innenabschnitte der Nuten in der 19 angezeigt wird.

Bei einer Variation der in der 13 gezeigten, zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Getriebes wird die Kette 34 und die mit Zähnen versehene Antriebsanordnung 140 durch eine aus gewölbten Kettengliedern bestehende Kette 184 und durch die in den 20 und 21 dargestellten, in einer Rillenkette im Eingriff befindlichen Stäbe 186 einer Antriebsanordnung ersetzt. Wie auf den beiden Zeichnungen zu sehen ist, ist die Kette 184 aus gewölbten Gliederplatten 188 gefertigt, die drehbar miteinander durch Verbindungsstifte 190 gekoppelt sind, die Abstandsrollen 192 tragen, die zwischen den Gliederplatten 188 drehbar gelagert sind.

Die unteren Seiten der Gliederplatten 188 sind hinein in eine mittige, bogenförmige, den Stab in Eingriff bringende Sitzausformung 194 gerundet, die am deutlichsten auf dem mittigen Frontglied 188 in der 20 zu sehen ist.

Die Enden 195 der Antriebsanordnungsstäbe 186 verjüngen sich, damit sie aufeinander abgestimmt sein und auf den konischen Böden der Nuten 132 bis 136 der Übersetzungsverhältnisänderungsscheibe 128 aufzusitzen können, wobei die Nuten 196 sich dicht neben ihren Enden in den engeren äußeren Abschnitten der Nuten 132 bis 136 befinden. Nur vier von den fünf Stäben 186 der Antriebsanordnung des Getriebes werden in den 20 und 21 gezeigt.

Die äußeren und inneren hinterschnittenen Abschnitte der Nuten 132, 134 und 136 werden modifiziert, wenn sie zusammen mit der Kette 184 verwendet werden, um auf jeder Seite der Mittellinie der Nuten symmetrisch zu sein, wobei diese Modifizierung der Nuten eine Anpassung des oben erwähnten mathematischen Modells für die Mittellinie der Nut erforderlich macht, um einen Ausgleich für die etwas erhöhten Positionen der Achsen der Stäbe 186 zu schaffen, wenn sie sich in den Gliederausformungen 194 im Eingriff befinden, und zwar in Bezug auf die Achsen der benachbarten Verbindungsstifte 190 in ähnlicher Weise wie bei den Berechnungspunkten I und J in der 19. In diesem Falle können die Mittellinien der Nuten voneinander durch den Abstand zwischen den Achsen der Verbindungsstifte in einem einzigen Kettenglied separiert werden.

Das in der 13 dargestellte Getriebe bleibt unverändert mit Ausnahme der oben erwähnten Variationen. Jedoch die Verwendung der Kette 184 und der Antriebsstäbe 186 als die Antriebsanordnung des Getriebes gewährleistet eine vereinfachte Konstruktion des Ketteneingriffs, bei der das Drehmoment, das auf die Zahnmitnehmer 142, 144 und 146 ausgeübt wird, eliminiert wird.

Das folgende Beispiel dient dem Zweck, die schrittweise Kettenbewegung während der Änderung des Übersetzungsverhältnisses des erfindungsgemäßen Getriebes darzustellen:

Angenommen, die Länge L eines Kettengliedes ist gleich 12,7 mm und die kreisförmige Kettenbahn zwischen den Scheiben 20 muss ihre Länge von der für ein hohes Übersetzungsverhältnis benötigten Anzahl von Kettengliedern HRL = 20 auf die für ihr niedriges Übersetzungsverhältnis benötigte Anzahl von Kettengliedern LRL = 40 Kettengliedlängen verändern, dann ist &thgr;_HRL = 360°/20 = 18° (der Winkel eines Kettengliedes in Bezug auf die Antriebswellenachse mit einem Umfang von HRL = 20) und &thgr;_LRL = 360°/40 = 9° (der Winkel eines Kettengliedes in Bezug auf die Antriebswellenachse mit einem Umfang von HRL = 40).

Wenn die Gleichung A verwendet wird,

Die unten aufgeführte Tabelle liefert die Werte für die Längen RL von Kettengliedern am Kreisumfang der Scheiben 20 von HRL = 20 bis LRL = 40 mit dem entsprechenden &thgr; und Übersetzungsverhältnisänderungsprozentsatz, der wie folgt berechnet wird:

Die entsprechende Scheibenverschiebung DD jeder Scheibe 20 steht mit dem Kegelwinkel &agr; des Kettengliedstiftes 36 in Zusammenhang (5 und 15) und wird wie folgt berechnet: DD = SRC·tan(&agr;)(K) wobei SRC die Veränderung von SR wegen aufeinander folgender Kettengliedlängen ist.

Wenn eine Steigungshöhe von LS = 4,4mm/pro Umdrehung für das Übersetzungsverhältnisänderungszahnrad 158 angenommen wird, wird die durch die Nachstellmutter erforderliche Rotation ASR eine Konstante sein von:

Es ist zu beachten, dass die Konstante ASR eine Annäherung ist, da, wenn L im Vergleich zu SR groß ist, die Annäherung nicht gültig sein wird.

Um die Steuerung des Umschaltens in die richtige Perspektive zu setzen, ist bei der Scheibe 128 und der Abtriebswelle 138 von einer Drehzahl von 3000 U/min oder 50 Umdrehungen pro Sekunde oder 20 ms pro Umdrehung auszugehen. Nimmt man an, dass der Übergangsbereich über die Verengung 30, wo kein Umschalten stattfinden kann, 60° ausmacht, dann wird die für das Umschalten ST zur Verfügung stehende Zeit wie folgt berechnet:

Die Steuerung des Steuerrahmenelements 126, dessen Bewegung SRC entspricht, ist bei der zweiten Ausführungsform mit den Übersetzungsverhältnisänderungszahnrädern 158 zu synchronisieren, kann aber verzögert oder beschleunigt werden, wie weiter unten noch dargelegt werden wird.

Wann auch immer das erfindungsgemäße Getriebe zu einem höheren Übersetzungsverhältnis (SR verringert sich) hoch geschaltet wird, kann die Bewegung des Steuerrahmenelements 28 verzögert und verlängert werden, da das Übersetzungsgetriebe auch dann immer noch in der Lage wäre, zu funktionieren, wenn die Spannkettenräder 26 der Verengung 30 vom Kettenlaufweg auf den Scheiben 120 um 2 mm weiter entfernt sind und somit verstellt werden können, nachdem das Umschalten erfolgt ist, was die Steuerung dramatisch vereinfachen würde, da die Zeitdauer nicht wie bei der Bewegung der Scheiben 120 von entscheidender Bedeutung ist.

Wann auch immer das erfindungsgemäße Getriebe auf ein niedrigeres Übersetzungsverhältnis (SR erhöht sich) herunter geschaltet wird, muss die Bewegung des Steuerrahmens 126 vor der Bewegung der Scheiben 120 erfolgen, um eine Kollision zwischen den Spannkettenrädern 26 und der mit einem Teilkettenrad versehenen Antriebsanordnung 32 zu verhindern, wobei wiederum – wie bereits oben erwähnt – die Zeitdauer nicht von entscheidender Bedeutung ist und die Steuerung vereinfacht werden würde.

Im Falle, dass das stufenlose Getriebe gemäß der Erfindung in einem Kraftfahrzeug zum Einsatz kommen soll, kann die Steuerung dadurch noch weiter vereinfacht werden, dass von der durch formschlüssigen Eingriff und hohes Drehmoment gekennzeichneten Beschaffenheit des stufenlosen Getriebes Gebrauch gemacht wird, indem man die Abtriebswelle direkt über ein Differential mit den Rädern des Kraftfahrzeugs koppelt, wobei die maximale Drehzahl der Abtriebswelle somit bei 1.300 U/min (maximale U/min der Räder) liegen und folglich die Schaltzeit noch weiter erhöhen würde.

Bei einer dritten Ausführungsform des stufenlosen Getriebes gemäß der Erfindung werden die Kegelstumpfscheiben 128 zur Veränderung des Übersetzungsverhältnisses und die Kette 34 des Getriebes der zweiten Ausführungsform durch die Scheiben 198 und die modifizierte Kette 34 ersetzt, die in den 23 und 24 dargestellt sind.

Die Scheiben 198 haben jeweils eine konische Fläche 200 und eine Reihe von Rippen 202, die von der Fläche 200 nach außen vorstehen, um zwischen ihnen die Nuten 204 zu bilden. Wie in den 22 und 23 zu sehen ist, verjüngen sich die Seitenwände der Nuten 204 von ihren Böden nach außen bis hin zu den äußeren Flächen der Rippen 202.

Die freien Enden der Verbindungsstifte 36 der Kette 34 der vorhergehenden Ausführungsform des Getriebes tragen Köpfe 206, wie aus der 24 ersichtlich ist, die sich nach innen hin zu den leicht konischen Außenflächen 208 der Stifte verjüngen. Der Kegelwinkel der Seiten der Stiftköpfe 206 entspricht dem Kegelwinkel der Seitenwände der Scheibennuten 204 und ihre Längen entsprechen der Tiefe der Nuten.

Die Rippen 202 und die Nuten 204 dienen bei dieser Ausführungsform der Erfindung dem Zweck der Antriebsanordnungen 32 und 140 der vorhergehenden Ausführungsformen. Bei der Rotation der Scheiben 198 werden die Stiftköpfe 206 eines Abschnitts der Kreisbahn der Kette 34 zwischen die Scheiben eingesetzt und in eine Bewegung zur Änderung des Übersetzungsverhältnisses in den Nuten 204 geleitet und rutschen dann lediglich nacheinander beim Durchlaufen der Verengung 30 der Kettenbahn ohne weiteres aus den Nuten 204 an der Kettenauslassöffnung aus der Verengung, wobei neue Stiftköpfe wieder in die Führungsnute der Reihe an der Ketteneinlassöffnung zur Verengung 30 aufgenommen werden, ohne mit den Rippen 202 zu kollidieren.

Die modifizierte Kette 34 aber führt zu großen Winkeln der Stiftköpfe 206, um so den Stiftköpfen zu ermöglichen, die Rippen 202 reibungslos in Eingriff zu bringen, was wiederum eine einseitig auf die Scheiben 198 in der gerippten Sektion wirkende Seitenkraft hervorruft.

Bei Anwendungen dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen Getriebes mit hoher Drehzahl und hohem Drehmoment weisen die Nuten 204 in den Scheiben 198 die in der 25 dargestellte, abgestufte Querschnittsform auf. Die Nuten 204 sind in einen nach außen verjüngten oberen Abschnitt unterteilt, wo der Kegelwinkel der Seitenwände, wenn er von einer zentralen Ebene durch die Nut gemessen wird, beträchtlich kleiner als der Kegelwinkel der Nuten 204 in der Scheibe 184 ist (siehe 23). Die unteren Abschnitte der Seitenwände der Nut verlaufen parallel und senkrecht am Nutenboden, der sich auf der Höhe der konischen Fläche der Scheibe befindet. Die Höhe der Rippen 202 und somit der parallelen Seitenwandabschnitte der Nuten 204 nimmt ganz unmerklich ab, und zwar ausgehend vom großen Radius der Kettenbahn am Kreisumfang der Scheibe, wie in der 26 zu sehen ist, bis hin zu jenem Radius in der dem hohen Übersetzungsverhältnis entsprechenden Bahnposition gleich neben der Öffnung 210 der Abtriebswelle des Getriebes, wie in der 23 zu sehen ist.

Die in den 27 bis 29 dargestellte Kette 212 zur Verwendung mit den in der 25 dargestellten Scheibennuten 204 ist im Wesentlichen die gleiche wie die Kette 34 aus der vorhergehenden Ausführungsform mit Ausnahme ihrer modifizierten, zusammengesetzten äußeren Kettengliedanordnung 214.

Die Kettengliedanordnungen 214 bestehen jeweils aus einem Abschnitt eines Innengliedes 216, das an dem es tragenden Verbindungsstift 36 befestigt ist, und eines Außengliedes 218. Das Außenglied 218 ist aus zwei Gliedabschnitten 2181 und 21811 zusammengesetzt, die auf den Verbindungsstiften 36 gegen eine relative Rotation um die Stiftachsen durch Nut- und Federverbindungen festgehalten werden, die auf den Zeichnungen dargestellt sind. Die Gliedabschnitte sind jedoch in der Richtung der Stiftachsen 36 in Bezug aufeinander drehbar.

Die Stirnflächen der Glieder 216 und 218 tragen jeweils ein Paar feststehender, gegenläufiger, kreis- und spiralförmiger Rampen 220, die beim Einsatz aneinander anstoßen und aufeinander aufsitzen. Die Gliedabschnitte 2181 _und 21811 weisen jeweils einen feststehenden konischen Kopf 222 mit einer Basis auf, in der ein Ende eines Verbindungsstiftes 36 sich drehbar und gleitend bewegen lässt. Die Gliedabschnitte werden leicht auf Verbindungsstiften durch jedes geeignete Mittel festgehalten, wie z.B. ein Runddichtring, der sich in einer äußeren Nut in den Stiften 36 befindet und reibschlüssig mit den Bohrungen in den Stiftköpfen im Eingriff ist.

Beim Einsatz, wenn die Kette 212 einer linearen Bahn folgt, befinden sich die hohen Stirnflächen 224 der Rampenpaare 220 dicht beieinander, wie in der 28 zu sehen ist. Wenn die Kette in eine Kurve einläuft (siehe 29), wird der führende Verbindungsstift von der in der 28 dargestellten Position in die in der 29 dargestellten Position bewegt, um eine relative Rotation zwischen ihm und dem ihm nacheilenden Stift herbeizuführen. Die gleiche relative Rotation erfolgt zwischen den Rampenpaaren 220 auf den Stiften und die Rampen auf den Gliedern 218 werden auf den Rampen auf den Gliedern 220 nach oben fahren, um so zu bewirken, dass die konischen Enden 208 der Stifte 36 in geringerem Maße von den Stiftköpfen 222 entblößt werden. Die Entblößung der Stiftlänge zwischen der durch einen kleinen Kettenradius und ein hohes Übersetzungsverhältnis gekennzeichneten Position der Kettenbahn und ihren durch einen großen Radius und ein niedriges Übersetzungsverhältnis gekennzeichneten Positionen zwischen den Scheiben 184 wird jeweils in den 25 und 26 veranschaulicht. Das Ausmaß der Entblößung des Stifts 36 von den Stiftköpfen 222 wird auf den Zeichnungen stark übertrieben dargestellt, wobei das tatsächliche Höchstmaß der Stiftentblößung in der Praxis ungefähr um 0,1 mm schwankt.

Wie oben beschrieben, ermöglicht die modifizierte Kette den Seitenwänden der Nuten, einen geringeren Kegelwinkel zu haben als jene in der 23, um die Traktion zwischen den Kettenstiftköpfen 222 und dem konischen Abschnitt der Nuten 204 aus der 25 zu verbessern und gleichzeitig auch die tatsächliche Kraftkomponente der Wechselwirkung zwischen den Stiftköpfen 222 und den Seitenwänden der Nuten zu verringern, um so das Ein- und Austreten der Stiftköpfe in und aus den Scheibennuten 204 zu erleichtern.

Bei noch einer weiteren Variation der Übersetzungsverhältnisänderungsscheiben, der Antriebsanordnung und der Kette des in der 13 dargestellten, erfindungsgemäßen Getriebes werden die Scheiben 128 und die Kette 34 durch die in den 30 und 31 dargestellten Scheiben 226 und das endlose Band 228 ersetzt.

Wie in der 30 zu sehen ist, weisen die Scheiben 226 eine mit Rippe 229 und Nute 230 versehene Antriebsanordnung auf ihren konischen Flächen 231 auf, die derjenigen gleicht, die zusammen mit den in den 22 und 23 dargestellten Scheiben 198 zu sehen ist. Die Nuten der Scheiben 226 besitzen jedoch keine konischen Seitenwände und sind an den Oberseiten der Rippen abgerundet.

Das Band 228 könnte bei dieser Variation der Erfindung aus jedem beliebigen, geeigneten nicht dehnbaren, aber flexiblen Material gemacht sein, ist aber vorzugsweise eine metallische Gelenkkette oder eine Kette aus ähnlichem biegesteifen Material, die in einem entsprechend harten, flexiblen Material eingebettet ist. Die Kettenglieder können in geeigneter Weise geformt sein, um für die quer abgehenden Zähne 231, die als Ergänzung zu den Scheibennuten 230 gestaltet sind, eine Verstärkung zu bilden. Obwohl das in der 31 nicht abgebildet ist, müsste das Band 228 offensichtlich auch mit Spurführungslöchern versehen sein, um dadurch in dem Spannkettenrad 26 der Verengung 30, im Antriebskettenrad 14 und im Spannkettenrad 16 bzw. in den Spannkettenrädern in Eingriff zu sein und durch sie geführt zu werden. Als Alternative könnte das Antriebskettenrad 14 eines Getriebes einschließlich der Scheiben 226 aber auch eine flache Treibrolle mit Seitenflanken sein, die radial verlaufende, gerippte Zähne aufweisen, so dass die Treibrolle beim Eingriff in das Band 228 ein Erscheinungsbild hat, das sehr der Scheibenanordnung aus der 31 ähnelt. Die Spannkettenräder 16 und Spannkettenräder 26 könnten auch nur flache Flanschscheiben sein, die die Löcher im Band 228 alle unnötig machen.

In dieser Patentbeschreibung wird nur die erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen, stufenlosen Getriebes als etwas beschrieben, das mit einer Scheibenauswuchtvorrichtung 68 versehen ist. Die übrigen Ausführungsformen werden aber auch in einem größeren oder geringeren Maße eine Auswuchtung erforderlich machen, die auf eine beliebige Art und Weise gewährleistet werden kann, die zu einer ganzen Reihe von Möglichkeiten gehört, die der gegenwärtige Stand der Technik auf dem Gebiet rotierender Wuchtkörper kennt.

Die 32 bis 34 veranschaulichen anhand des folgenden mathematischen Modells die Variablen, die die Berechnung der Kegelwinkel der Seiten der Nuten 204 und der Rippen 202 der Übersetzungsverhältnisänderungsscheiben 198 betreffen. Die Mittellinien der Nuten 204 können unter Verwendung der oben aufgeführten Gleichungen G und H berechnet werden.

Die Punkte B, D, E, F und G liegen alle auf dem gleichen Antriebsradius SR (Linie AG) und sind durch den Winkel &thgr; in Bezug auf den Punkt A verteilt (den Mittelpunkt der konischen Scheibe 198), der den Kettengliedlängen L auf dem Antriebsradius SR entspricht, wie in der 32 zu sehen ist. In Anbetracht der Tatsache, dass die X-Achse die Horizontale durch den Punkt A und die Y-Achse die Vertikale durch den Punkt A ist, können die X- und Y-Koordinaten der Punkte B sowie des Mittelpunktes Xg und Yg der Nut als ein Beispiel berechnet werden, wenn der Antriebsradius SR und die Kettengliedlänge L wie folgt ist:

L² = 2·SR² – 2·SR·SR·cos(&thgr;) und ergibt durch die Auflösung nach &thgr;:

Die X- und Y-Koordinaten des Punktes B werden somit wie folgt berechnet: Xg: BC = SR·sin(k·&thgr;)(J) Yg: AC = SR·cos(k·&thgr;)(K)

Wenn k die ganze Zahl anzeigt, die das Vielfache der von der Y-Achse entfernten Anzahl der Kettengliedlänge anzeigt, so ist z.B. k = 3 am Punkt B. Wenn man die Gleichungen I bis K zusammenfasst, kann ein verallgemeinertes Gleichungssystem für die X- und Y-Koordinaten wie folgt abgeleitet werden:

Wenn k die ganze Zahl anzeigt, die das Vielfache der von der Y-Achse entfernten Zahl der Kettengliedlänge anzeigt, ist L die Länge des Kettengliedes und SR der gegenwärtige Antriebsradius. Für die Mittelnute AG ist k offensichtlich gleich 0.

Das Folgende stellt ein mathematisches Modell für die Berechnung des Eintritts- und Austrittswinkels &PHgr; des Stiftes in die Nuten 204 der konischen Scheibe 198 dar, da der Kettenstiftkopf 206 die konische Scheibe ein- und auskuppelt. Der Kreisumfang der Kette 34 um die konischen Scheiben herum wird als die Summierung aller Kettengliedlängen L am Antriebsradius SR rund um die konischen Scheiben berechnet. Folglich kann die folgende Relation zwischen der geraden Länge der Kette LinDis, die die konische Scheibe verlässt, und dem entsprechenden Rotationswinkel &bgr; der Scheiben 198 wie folgt geschrieben werden:

Das oben Erwähnte bezieht sich auf die Mittelnute AM und kann auf hintereinander folgende Nuten 204 übertragen werden, indem man nur k·L hinzufügt, wobei k so definiert wird, wie es oben und in der 33 angezeigt ist. Die Gleichung N ergibt somit Folgendes:

Die neuen X- und Y-Koordinaten, Xn und Yn, der Mittelpunkte der Nute 204 werden nach der Rotation der Scheiben 198 durch den Winkel &bgr; – wie in der 33 zu sehen ist – berechnet, indem man eine Rotation um die Z-Achse bei den Gleichungen L und M wie folgt ausführt: Xn = Xg·cos(&bgr;) + Yg·sin(&bgr;)(P) Yn = –Xg·cos(&bgr;) + Yg·cos(&bgr;)(Q) und indem man die Gleichungen L und M verwendet, ergibt das:

Die X- und Y-Koordinaten des Kettenstiftes, Xp und Yp, werden beim Auskuppeln der Scheiben 198 und nach der Rotation der konischen Scheibe durch den Winkel &bgr; wie folgt berechnet:

Die X-Koordinate, Xp, wird durch die Länge der Kette bestimmt, die nicht in Kontakt mit der konischen Scheibe 198 steht, und wird somit durch LinDis in der Gleichung O dargestellt. Die Y-Koordinate ist offensichtlich gleich SR und folglich ist:

Um die Koordinaten Xn und Yn entlang den Mittellinien der Nuten 204 zu finden, die die nächste Entfernung Dmin zu den Stift-Koordinaten (Xp und Yp) darstellen, muss SR in den Gleichungen R und S verändert und im Weiteren als SRg bezeichnet werden, während SR in den Gleichungen T und U solange konstant gehalten wird, bis die folgende Gleichung ein Minimum erreicht: Dmin = [(Xn – Xp)² +(Y_n – Y_p)²]^0.5(U)

Als Beispiel zeigen die 33 und 34 den Punkt H mit den Koordinaten (Xn und Yn), wo k = 2 und die entsprechende Position des Kettenstiftkopfes 206 bei N mit den Koordinaten (Xp und Yp) liegt, und wo N auf der horizontalen Linie MP in einer Entfernung SR von der X-Achse liegt, wobei MN = LinDis + 2*L.

Die Einsetzung in die Gleichung U ergibt:

Die Gleichung V kann in Bezug auf SRg differenziert, gleich Null gesetzt und nach SRg aufgelöst werden oder Dmin kann wiederholt für unterschiedliche Werte von SRg berechnet werden, bis ein Minimum gefunden ist.

Die 34 präsentiert die oben genannten Variablen so, wie sie mit der Scheibenfläche 200 am Punkt J in Zusammenhang stehen, der ein lotrecht zur X-Y-Fläche unterhalb des Punktes H stehender Punkt ist.

Um den Eintrittswinkel &PHgr; zu berechnen (den Abfasungswinkel auf den Nutenseiten und den Kegelwinkel auf den Kettenstiftköpfen 206), ist zu beachten, dass wegen der mit dem oben erwähnten Verfahren berechneten, minimalen Entfernung Dmin SRg immer größer als SR sein wird, da sich die Kette von der konischen Scheibe weg bewegt (siehe die 33 und 35), und da die Kettenstifte in einem Radius in Kontakt mit der Scheibe stehen, der durch den Geist der Erfindung oder den Schutzumfang der Erfindung bestimmt wird, wie er durch die beigefügten Ansprüche definiert wird. DiskDis = (SRg – SR)·tan(&agr;)(W) wo &agr; der Kegelwinkel der konischen Scheibenfläche ist.

Also kann der Eintritt des Abfasungswinkels &PHgr; wie folgt unter Verwendung der Gleichung W berechnet werden:

Die oben erwähnten Berechnungen sind offensichtlich für Werte der DiskDis zu verwenden, die kleiner als die Tiefe der Scheibennuten sind. Das ist auch für alle Werte von SR (alle Übersetzungsverhältnisse des schrittweise arbeitenden, stufenlosen Getriebes) sowie für alle Werte von k (alle Nuten) zu wiederholen. Der größte Wert &PHgr;, den man in den oben erwähnten Berechnungen erhält, muss auf alle Nuten und die dazugehörigen Kettenstiftköpfe 206 angewendet werden.

Es ist zu beachten, dass Folgendes getan werden kann, um die Nuten auf der negativen X-Achse zu berücksichtigen: Die X-Koordinate wird in der Gleichung L negativ gemacht und die Gleichung T wie folgt verändert:

Es ist auch zu beachten, dass diese Gleichung nur für positive Werte von Xp gilt, also dann, wenn der Kettenstift den Kontakt mit der konischen Scheibe bei Xp = 0 oder an der Y-Achse verlässt.

Die 36 bis 39 veranschaulichen eine Variation der ersten Ausführungsform des stufenlosen Getriebes gemäß der Erfindung, wie sie unter Bezugnahme auf die 1 bis 12 beschrieben ist. Bei dieser Variation der Erfindung werden die Kegelstumpfscheiben 20 zur Veränderung des Übersetzungsverhältnisses der Übersetzungsverhältnisänderungsvorrichtung 18 durch eine einzige Verbundscheibenanordnung 232 ersetzt. Mit Ausnahme dieser Anordnung bleiben die übrigen Komponenten des Getriebes die gleichen und tragen die gleichen Bezugszeichen wie in den 1 bis 12. Die Funktionsweise der beiden Getriebe ist im Wesentlichen identisch.

Die Verbundscheibenanordnung 232 wird in den 36 bis 39 gezeigt und enthält zwei aufeinander gestapelte Scheiben 234 und 236. Die Scheibe 234 in dieser Ausführungsform trägt sechs radial verlaufende Schlitze 238 sowie die zusammengesetzte Abtriebswelle 22, ihre Zahnführungsscheiben 78 und die Teilkettenradbaugruppe der Antriebsanordnung 32 aus der ersten Ausführungsform des Getriebes. Die Scheibe 234 ist an den eingekuppelten Zahnführungsscheiben 78 befestigt. Die Scheibe 236 nimmt sechs bogenförmige Schlitze 240 auf, die auf der Scheibe in Bezug auf die Schlitze 238 in der Scheibe 234 angeordnet sind, wie auf den Zeichnungen zu sehen ist. Die Scheibe 236 ist in Bezug auf die Scheibe 234 sowie gegen die Scheibe 234 teilweise drehbar.

Die Scheiben 234 und 236 werden durch die Köpfe 242 der in der 39 gezeigten, doppelköpfigen Stützstifte 244 der Kette 34 zusammengehalten, die jeweils durch die Schlitze 238 und 240 der Scheiben 234 und 236 hindurchführen. Der obere Stift 244 in den 37 und 38 führt durch den und ist am zentralen Zahn des Teilkettenrades der Antriebsanordnung 32 befestigt, um dem gleichen Zweck zu dienen, wie der Stift 88 des Getriebes der ersten Ausführungsform.

Beim Einsatz funktioniert diese Variante des Getriebes in gleicher Weise wie das in den 3 bis 12 dargestellte Getriebe, wobei die einzige Ausnahme darin besteht, dass anstelle des Steuergerätes des Getriebes, das die Scheiben 20 bei einer Veränderung des Übersetzungsverhältnisses mit Hilfe der Kurbelschwingen auf dem Rahmenelement 28 aufeinander zu und voneinander weg bewegen lässt, die Scheibe 236 durch das Steuergerät in Bezug auf die Scheibe 234 gedreht wird, das jeden dafür geeigneten Mechanismus aktiviert.

Die Kettenstützstifte 244 werden in den 36 bis 38 in der Position des Getriebes gezeigt, die dem niedrigen Übersetzungsverhältnis entspricht. Um die Stifte in die Position des Getriebes zu bewegen, die dem hohen Übersetzungsverhältnis entspricht, wird die Scheibe 236 – wie in der 36 zu sehen ist – in Bezug auf die Scheibe 234 im Uhrzeigersinn gedreht, um ihre bogenförmigen Nuten 240 zu veranlassen, die Stifte strahlenförmig nach innen in die Schlitze der Scheibe 234 hinein zu treiben und sie in jeder beliebigen ausgewählten Position des Übersetzungsverhältnisses auf der Verbundscheibe 232 festzuhalten. Um die Stifte zurück zu ihren Positionen auf der Scheibe 232 zu bewegen, die dem niedrigen Übersetzungsverhältnis entsprechen, wird die Scheibe 236 lediglich in Bezug auf die Scheibe 234 entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht.

Die vorstehend erwähnten Ausführungsformen sollen eine Veranschaulichung der bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung sein. Fachleute können sich möglicherweise bestimmte Ergänzungen, Streichungen oder Modifikationen an den vorher genannten Ausführungsformen vorstellen, die aber, obwohl sie im vorliegenden Text nicht ausdrücklich vorgebracht worden sind, keine Abweichung vom durch die beigefügten Ansprüche definierten Schutzumfang der Erfindung darstellen.