DE69204523T2 - Treibriemen für ein stufenlos regelbares Getriebe. - Google Patents

Description

• Die Erfindung bezieht sich auf einen Treibriemen für kontinuierliche oder stufenlose Geschwindigkeitsänderung, und insbesondere einen Treibriemen für die stufenlose Geschwindigkeitsvariation, wie sie benutzt wird für gurtgetriebene Getriebe mit stufenloser Geschwindigkeitsänderung od.dgl.
• Ein bekannter Typ eines Treibriemens für eine stufenlose Geschwindigkeitsänderung ist im wesentlichen so konstruiert, wie es in Fig. 1 gezeigt ist. Dieser konventionelle Treibriemen umfaßt im wesentlichen eine Vielzahl von endlosen Metallstreifen 100, die zusammenlaminiert sind, und eine Vielzahl von plattenartigen Trägern 102. Die Träger 102 sind jeweils mit einer Ausnehmung 104 ausgebildet, durch welche die Metallstreifen 100 unter Paßsitz eingesetzt sind. Darüber hinaus ist jeder Träger 102 auf einer Seite, in Laufrichtung des Riemens, mit einem Vorsprung 106 und auf der anderen Seite mit einer Ausnehmung 108 derart versehen, daß sie in ihrer Position einander entsprechen und so die Vorsprünge jeweils in die Ausnehmungen passen. Darüber hinaus ist jeder der Träger 102 mit einem unteren Abschnitt versehen, der eine abgeschrägte Fläche 110 aufweist, so daß der untere Abschnitt sich nach unten verjüngt. Die so ausgebildeten Träger sind so angeordnet, daß die Vorsprünge 106 und Ausnehmungen 108 abwechselnd ineinander eingreifen, so daß sie kontinuierlich in einer Reihe auf dem endlosen Metallstreifen 100 angeordnet sind.
• Der wie vorstehend beschrieben ausgebildete herkömmliche Treibriemen wird so betrieben, daß dann, wenn die Träger 102 um eine Riemenscheibe laufen, entgegengesetzte Flächen der einander benachbarten Träger, die in Kontakt miteinander stehen, anfangen sich voneinander zu trennen, so daß der in Richtung der Gurtförderrichtung vorlaufende der benachbarten Träger schwenkbar um ein oberes Ende der Schrägfläche 110 des nachlaufenden Trägers 102 bewegt wird. Dies verursacht, daß die äußeren peripheren Abschnitte benachbarter Träger 102 voneinander getrennt werden, was zu einer Verschiebung oder Abweichung im Eingriff zwischen den einander gegenüberliegenden Vorsprüngen 106 und Ausnehmungen 108 benachbarter Träger 102 führt, so wie es in Fig. 1 dargestellt ist, so daß prompt eine Störung zwischen benachbarten Trägern stattfindet. Dies verursacht auch ein gewisses Abgleiten zwischen den Trägern 102 und den Metallstreifen 100, was zur Erzeugung von Wärme und Abrieb infolge der zwischen ihnen stattfindenden Reibung führt, so daß die Kraftübertragung durch den Treibriemen deutlich verschlechtert wird. Es ergibt sich auch ein Spiel zwischen dem Metallstreifen 100 und der Nut 104 und zwischen den Vorsprüngen 106 und den Ausnehmungen 108, und wenn diese Spiel zu groß ist, vergrößert es den Schlupf der Träger 102, so daß dann die Träger an der Riemenscheibe schleifen und ein Geräusch erzeugen, wenn sie durch die Riemenscheibe laufen. Ist dagegen das Spiel ungenügend, so führt dies dazu, daß die Träger 210 miteinander auch in der Nähe der Riemenscheibe in Eingriff stehen, was zu einem Fehler bei der Rotation der Metallstreifen 100 führt. Daher ist es notwendig, die Träger 102 mit extrein hoher Genauigkeit zu fertigen. Darüber hinaus wird das Spiel bei der Benutzung größer, was zu den vorstehend beschriebenen Schwierigkeiten führt.
• Der herkömmliche Treibriemen macht es darüber hinaus notwendig, ein genügendes Spiel vorzusehen, um eine Rotation des Riemens sicherzustellen, wenn eine Anzahl von Trägern 102 kontinuierlich auf einem Metallstreifen 100 in Längsrichtung des Riemens angeordnet ist. Unglücklicherweise verursacht in diesem Fall eine Abnahme der Rotationsgeschwindigkeit der Riemenscheibe eine Änderung des Spiels, welches bei der Rotation der Riemenscheibe einseitig ist, so daß sofort ein Schlupf der Träger 102 entsteht, was zu einer Vibration des Riemens führt.
• Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf die vorstehenden Nachteile des Standes der Technik geschaffen. Demzufolge ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, einen Treibriemen für eine stufenlose Geschwindigkeitsänderung zu schaffen, der ein Abrutschen oder Abgleiten und Vibrationen reduziert, so daß die Erzeugung von Lärm verhindert wird und ein glattes Ablaufen des Treibriemens sichergestellt ist.
• Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines Treibriemens für eine stufenlose Geschwindigkeitsänderung, der in der Lage ist, eine Kraftübertragung mit hoher Wirksamkeit zu erreichen.
• Die US-A 4 541 822 zeigt einen Treibriemen für ein stufenlos regelbares Getriebe, umfassend einen endlosen Metallstreifen mit wenigstens einem ersten Metallstreifenelement und einem zweiten Metallstreifenelement, das länger als das erste Metallstreifenelement ist, eine Vielzahl von Blöcken, die in der Mitte eines oberen Abschnitts mit einer Nut versehen sind, durch welche der endlose Metallstreifen eingepaßt ist, wobei beide Oberflächen der Blöcke in Laufrichtung des Treibriemens gekrümmt sind, und eine Vielzahl von Stiften, von denen jeder so angeordnet ist, daß er sich über die Nut eines Blocks erstreckt, um dadurch den endlosen Metallstreifen in der Nut einzuschließen. Die vorliegende Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Metallstreifenelement eine gewellte Form aufweist.
• In bevorzugten Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung haben beide Oberflächen des Blocks ein Krümmungszentrum in einer Postion mittlerer Tiefe in der Nut; beide Oberflächen des Blocks sind konvex gekrümmt; das zweite Metallstreifenelement ist zwischen den Stiften und dem ersten Metallstreifenelement angeordnet, und die Stifte sind jeweils so in den Blöcken angeordnet, daß sie den Metallstreifen in die Nut nach unten drücken.
• Die Erfindung soll durch die nachfolgende detaillierte Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen weiter erläutert werden. Dabei zeigen:
• Fig. 1 einen Teilschnitt eines Abschnitts eines herkömmlichen Treibriemens für stufenlos regelbare Getriebe,
• Fig. 2 einen Teilschnitt eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Treibriemens für ein stufenlos regelbares Getriebe,
• Fig. 3 eine Explosionsdarstellung der Teile des Treibriemens nach Fig. 2, und
• Fig. 4 einen vergrößerten Längsschnitt durch den Treibriemen nach Fig. 2 beim Durchlauf durch eine Riemenscheibe.
• Der Treibriemen für ein stufenlos regelbares Getriebe gemäß der vorliegenden Erfindung soll nunmehr anhand der Figuren 2 bis 4 beschrieben werden, in denen gleiche Bezugszeichen jeweils gleiche Teile bezeichnen.
• Die Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Treibriemens für ein stufenlos regelbares Getriebe gemäß der vorliegenden Erfindung. Der Treibriemen umfaßt einen Metallstreifen 10, der ein erstes Metallstreifenelement 12 und ein zweites Metallstreifenelement 14 enthält, welches in einer Länge gefertigt ist, die größer ist als die des ersten Metallstreifenelements 12. Das erste Metallstreifenelement kann aus einem einzigen Metallstreifenmaterial gebildet sein. Alternativ, wie im Ausführungsbeispiel dargestellt, kann es aus einer Vielzahl von Metallstreifen gebildet sein, die aneinander laminiert sind. Die Länge des zweiten Metallstreifenelements 14 ist so definiert, daß sie ausreicht um es zu ermöglichen, es in eine gewellte Form zu verbringen, wenn es mit dem Riemen vereint wird. Diese Länge kann vorher durch Berechnen bestimmt werden. Der Treibriemen des dargestellten Ausführungsbeispiels umfaßt eine Vielzahl von Blöcken 16. Die Blöcke 16 sind in der Mitte eines oberen Abschnitts mit einer Vertiefung oder Nut 8 versehen, in oder durch welche der Metallstreifen 10 paßgenau montiert oder eingesetzt ist. Darüber hinaus ist jeder der Blöcke 16 auf beiden Seitenoberflächen in Laufrichtung des Riemens gekrümmt, was es erlaubt, jede der Seitenflächen in einem zentralen Abschnitt konvex oder nach außen vorspringend auszubilden, wie es beim Bezugszeichen 20 angedeutet ist. Die gekrümmten Oberflächen 20 des Blocks 16 sind so ausgebildet, daß sie ein Krümmungszentrum haben, das in einer Position mittlerer Tiefe in der Nut liegt. Jeder der Blöcke 16 ist darüber hinaus in einem oberen Abschnitt, in dem die vorstehend angesprochenen Ausnehmungen 18 eingeformt sind, mit Durchbrechungen 22 derart versehen, daß diese über die Nut 18 hinweg fluchtend ausgerichtet sind, so daß die Durchbrechungen 22 über die Nut 18 hinweg miteinander kommunizieren können. Zusätzlich umfaßt der Treibriemen des dargestellten Ausführungsbeispiels Stifte 24, die jeweils in die Durchbrechungen 22 des Blocks 16 eingesetzt sind. Die Stifte 24 sind jeweils auf der Unterseite gekrümmt ausgebildet, wie es durch das Bezugszeichen 26 angedeutet ist. Die Metallstreifen 10 und Blöcke 16 können aus jedem geeigneten Material hergestellt sein, welches üblicherweise für derartige Zwecke verwendet wird.
• Nachfolgend soll die Art des Zusammenbaus des Treibriemens des dargestellten Ausführungsbeispiels beschrieben werden.
• Zunächst wird eine geeignete Anzahl erster Metallstreifenelemente 12 aufeinander laminiert und das zweite Metallstreifenelement 14 in einer Länge gefertigt, die größer ist als die Elemente 12. Anschließend wird einer der Blöcke 16 auf den endlosen Metallstreifen 10 aufgesteckt, der durch die ersten Metallstreifenelemente 12 und das Metallstreifenelement 14 gebildet wird in einer derartigen Weise, daß eine Bodenfläche der Nut 18 des Blocks 16 an der Unterseite des endlosen Meallstreifens 10 anliegt. Dann wird einer der Stifte 24 in den Block 14 durch die Durchbrechungen 22 des Blocks eingesetzt, um die obere Oberfläche des zweiten Metallstreifenelements 14 nach unten zu drücken, wodurch der Block 16 auf dem Metallstreifen 10 montiert ist. Dadurch erstreckt sich jeder der Stifte quer über die Nut 18 des Blocks 16. Insbesondere ist jeder der Stifte 24 so am oberen Teil der Nut 18 angeordnet, daß er sich quer über die Nut erstreckt. Dann wird ein weiterer Block 16 auf den endlosen Metallstreifen 10 aufgesteckt, so daß die Bodenfläche der Nut 18 des Blocks 16 an der Unterseite des endlosen Metallstreifens 10 anliegt und ein weiterer Stift 24 wird in den Block 16 durch eine seiner Durchbrechungen 22 eingesteckt, um einen Teil des zweiten Metallstreifenelements 14 anzupressen. Unter diesen Bedingungen wird der Block 16 zwangsweise gegen den weiter oben beschriebenen bereits montierten Block 16 auf dem Metallstreifen 10 bewegt, während man ein Ende des zweiten Metallstreifenelements 14 festhält, was dazu führt, daß die beiden Blocks einander eng benachbart angeordnet werden. Infolgedessen wird der Metallstreifen 10 in eine gebogene Form zwischen den beiden Blöcken verformt, um so den Metallstreifen 10 zu entspannen. Anschließend wird der Stift 24 in die andere Durchbrechung 22 des Blocks gedrückt, um den Block 16 auf dem Metallstreifen 10 zu montieren.
• Der vorstehend beschriebene Vorgang wird wiederholt, um eine Anzahl von Blöcken 16 auf dem Metallstreifen 10 ohne Spiel zu montieren. Die so montierten Blöcke sind kontinuierlich auf dem endlosen Metallstreifen 10 angeordnet, wobei jeweils zwei benachbarte Blöcke über die gebogenen Seitenoberflächen 20 in Anlage aneinander gehalten sind. Darüber hinaus ist das zweite Metallstreifenelement 14, wie oben beschrieben, in eine im wesentlichen gewellte Form verbogen, die es erlaubt, daß elastische Kräfte auf die Blöcke 16 einwirken.
• Nachfolgend soll die Betriebsweise des dargestellten Ausführungsbeispiels eines Treibriemens unter Bezugnahme auf Fig. 4 sowie die Figuren 2 und 3 erläutert werden.
• Wenn die Blöcke 16 sich linear auf eine (nicht gezeigte) Riemenscheibe hin bewegen, beginnen sie sich zu neigen. Die einander benachbarten Blöcke werden über die gekrümmten Seitenflächen 20 der benachbarten Blöcke 16, die in Laufrichtung des Gurts einander gegenüberliegen, aneinandergedrückt und dieses Aneinanderanliegen zwischen den Blöcken 16 erfolgt in der Nähe des Metallstreifens 10, so daß die Position an den gekrümmten Seitenflächen, an denen die Blöcke aneinander anliegen, allmählich verschoben oder verändert wird in Abhängigkeit von der Krümmung des Metallstreifens 10. Dies ermöglicht es, die Blöcke gegeneinander in im wesentlichen der gleichen Weise anzudrücken wie während des linearen Verlaufs, also auch dann, wenn die Blöcke gebogen um die Riemenscheibe verlaufen. Auf diese Art und Weise eliminiert ein Treibriemen gemäß dem dargestellten Ausführungsbeispiel das Auftreten eines Abgleitens oder Schlupfs, wie er bei den herkömmlichen Treibriemen auftritt, welche plattenförmige Blöcke verwenden, wodurch in deutlicher Weise Energieverluste und die Erzeugung von Reibungswärme reduziert werden, was letztendlich zu einer Verbesserung der Effizienz der Kraftübertragung führt.
• Die Anordnung des zweiten Metallstreifenelements 14 in seiner gewellten Form ermöglicht es, eine elastische Kraft auszuüben, so daß die Blöcke 16 positiv am Metallstreifen 10 befestigt sein können, ohne die Notwendigkeit des Vorsehens eines Spiels zwischen den Metallstreifen 10 und den Nuten 18 und der Ausbildung des Streifens 10 und der Nuten mit hoher Genauigkeit, was dazu führt, daß der Treibriemen an einem Rollen während des Mäanderns ebenso gehindert wird wie an einer übermäßigen Vibration. Dies verhindert die Geräuscherzeugung, reduziert die Abnutzung und Beschädigung des Treibriemens und ermöglicht es, eine wirksame und positive Kraftübertragung sehr ruhig durchzuführen, sowie die Sicherung eines glatten Laufs des Riemens, was die Haltbarkeit des Riemens und der Riemenscheiben verbessert.
• Darüber hinaus wird im dargestellten Ausführungsbeispiel der zweite Metallstreifen 14 in gewellter Form gestreckt, wenn der Riemen über die Riemenscheibe läuft, so daß es den Blöcken 16 möglich ist, ständig aneinander anzuliegen, ohne daß irgendein Spiel oder ein Schlupf zwischen ihnen auftritt, was zu einer Eliminierung des Rutschens der Blöcke bei der Passage rund um die Riemenscheiben führt.
• Wie man aus der vorhergehenden Beschreibung erkennen kann, vermeidet der erfindungsgemäße Treibriemen für ein stufenlos regelbares Getriebe ganz wesentlich das Durchrutschen und Rollen des Riemens während er mäandert, wie dies beim Stand der Technik der Fall ist, wodurch die Erzeugung von Geräuschen reduziert ist und ein glattes Laufen des Bandes sichergestellt wird. Darüber hinaus wird die Erzeugung von Reibungswärme minimiert und die Energieverluste reduziert, so daß die Kraftübertragung mit hohem Wirkungsgrad durchgeführt werden kann.
• Wie weiter oben beschrieben verursachen die konventionellen Treibriemen eine störende Beeinflussung zwischen den Trägern während der Passage der Träger rund um die Riemenscheibe. Die vorstehende Erfindung verhindert derartige Interferenzen und stellt sicher, daß die Kraftübertragung sehr ruhig erreicht werden kann und die Haltbarkeit der Teile erhöht wird.
• Darüber hinaus weist der erfindungsgemäße Treibriemen keine Teile auf, die ein Spiel benötigen, so daß sie einfach und mit geringen Kosten hergestellt werden können.
• Schließlich benötigt die vorliegende Erfindung nirgends das Vorsehen eines Spiels in Längsrichtung des Metallstreifens, wodurch die Vibrationen des Riemens stark verringert werden.

Claims (5)

1. Treibriemen für ein stufenlos regelbares Getriebe umfassend:

einen endlosen Metallstreifen (10) mit wenigstens einem ersten Metallstreifenelement (12) und einem zweiten Metallstreifenelement (14), das länger ist als das erste Metallstreifenelement (1);

eine Vielzahl von Blöcken (16), die in der Mitte eines oberen Abschnitts mit einer Nut (18) versehen sind, durch welche der endlose Metallstreifen (10) eingepaßt ist, wobei beide Oberflächen (20) der Blöcke in Laufrichtung des Treibriemens gekrüinint sind; und eine Vielzahl von Stiften (24), von denen jeder so angeordnet ist, daß er sich über die Nut (18) eines Blocks erstreckt, um dadurch den endlosen Metallstreifen (10) in der Nut einzuschließen;

dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Metallstreifenelement (14) eine gewellte Form aufweist.

2. Treibriemen nach Anspruch 1, bei dem beide Flächen (20) des Blocks (16) ein Krümmungszentrum in einer Position mittlerer Tiefe in der Nut (18) besitzen.

3. Treibriemen nach Anspruch 1 oder 2, bei dem beide Oberflächen (20) jedes Blocks (16) konvex gekrümmt sind.

4. Treibriemen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem das zweite Metallstreifenelement (14) zwischen den Stiften (24) und dem ersten Metallstreifenelement (12) angeordnet ist.

5. Treibriemen nach einem der Ansprüche 1 bis 4, weiter dadurch gekennzeichnet, daß die Stifte (24) so in den Blöcken (16) angeordnet sind, daß sie den Metallstreifen (10) in die Nut (18) nach unten drücken.