Die Erfindung betrifft einen Riemen zur Übertragung eines Drehmomentes zwischen zwei oder mehreren drehbaren Rotationskörpern, bestehend aus einem auf Zug belastbaren Zugriemen, sowie einem mit dem Zugband zusammenarbeitenden auf Schub belastbaren und in seiner Längsrichtung bewegbaren Schubriemen, der an den Rotationskörpern angreift zur Übertragung von mit dem Drehmoment zusammenhängenden Kräften.

Ein ähnlicher Riemen ist bekannt. Er wird zum Beispiel angewandt in kontinuierlich veränderbaren Getrieben, wo die Rotationskörper als Scheiben mit veränderlicher Spaltbreite ausgeführt sind. Der Laufradius des Riemens kann variiert werden in Abhängigkeit von der Spaltbreite der Scheiben, wodurch eine variable Übersetzung möglich ist. Die Kraftübertragung zwischen Riemen und Scheiben kann dabei auf Reibung oder auf Eingreifen von übereinstimmend geformten, ineinandergreifenden Oberflächen beruhen. Der Riemen der Erfindung ist nicht nur für ein derartig veränderbares Getriebe geeignet, sondern kann auch angewandt werden bei anderen drehbaren Rotationskörpern.

Der bekannte Riemen besitzt üblicherweise einen Zugriemen, der aufgebaut ist aus einem Lagenpaket, während der Schubriemen eine grosse Anzahl von Schubplättchen besitzt, die quer von dem Lagenpaket aufgenommen sind und sich gegenseitig stützen. Die Lagen und die Schubplättchen können über einander gleiten, um dem Riemen soviel Biegsamkeit zu verschaffen, dass er leicht um die Scheiben geleitet werden kann.

Im Betrieb treten im Riemen deswegen andauernd Gleitbewegungen auf, wodurch viel Reibungsenergie verloren geht. Der Verlust kann bis 5% der vom Riemen übertragenen Energie betragen. Als Folge der daraus entstehenden Temperaturerhöhung können Komponenten des Schmiermittels verdampfen, die dann den Rest des Schmiermittels nach aussen drängen, wodurch als Folge die Schmierung immer schlechter wird. Angesichts des geschlossenen Charakters des Lagenpakets ist es nicht einfach, besonders die innenliegenden Lagen ausreichend zu schmieren. Durch Schmierungsbedarf kann die Temperatur örtlich extrem steigen, wodurch heisse Stellen entstehen, die schmierende Wirkung des Schmiermittels letztendlich aufheben

und bis zur Umwandlung von Schmiermittel in Kohlenteer führen kann. Die Spannungen im Riemen nehmen dadurch zu, was bis zum Bruch führen kann.

Darüberhinaus werden die Lagen hohen Ermüdungsbelastungen ausgesetzt. Die laufenden Lagen werden gebogen und gestreckt, und das unter hoher Belastung. Um solche schweren und zyklischen Biegebelastungen aufnehmen zu können, müssen sowohl an das Material der Lagen als auch an die Form und Massgenauigkeit hohe Anforderungen gestellt werden. Diese Forderungen führen zu einer komplizierten und kostspieligen Fertigung, was einen relativ hohen Preis mit sich bringt.

Aufgabe der Erfindung ist es, den Riemen so auszuführen, dass extreme Belastungen vermieden werden. Das Ziel wird erreicht, indem Zugriemen und

Schubriemen mit Hilfe eines Lagersystems zusammenarbeiten, und dass

Vorrichtungen zur Begrenzung oder Verhinderung der Längsbewegung des

Zugriemens vorgesehen sind.

Weil der Zugriemen nach der Erfindung nicht dreht, wird er nur durch eine konstante Zugbelastung und nicht durch eine sich ständig ändernde zyklische Biegebelastung belastet. Es treten kaum nennenswerte Bewegungen zwischen den Lagen des Paketes auf, wodurch die Reibbelastungen minimal sind. Desweiteren ist die Fertigung eines solchen Zugriemens weniger kritisch. Das Lagersystem liefert eine sehr niedrige Reibung zwischen Zugriemen und Schubriemen, welche in jedem Fall deutlich geringer ist als bei einem normalen Riemen mit mitdrehendem Zugriemen.

Das Lagersystem kann in vielen verschiedenen Arten ausgeführt werden. Die erste Möglichkeit ist, dass eine Pumpe für das Zufuhren von Schmiermittel zwischen Zugriemen und Schubriemen vorhanden ist. Die Pumpe für das Zuführen des Schmieröls muss anfangen zu arbeiten bevor hohe Belastungen im Riemen auftreten. Diese Art der Lagerung arbeitet gut bei relativ breitem Riemen. Deswegen ist diese Ausführung geeignet für das Übertragen von grossen Leistungen, wie sie zum Beispiel bei Zügen und Schiffen auftreten.

Der Zugriemen oder Schubriemen kann eine Lageroberfläche haben mit einer Oberflächenstruktur, so dass an den genannten Lageroberflächen Verengungen entstehen für den Aufbau eines Druckes im Schmiermittel zur Erzeugung einer hydrodynamischen Lagerung. Die Lageroberlfäche von Zugriemen und/oder

Schubriemen kann Rillen haben, z. B. in Pfeilform. Bei einer derartigen Formgebung

der Lageroberfläche wird Öl oder Fett zur Mitte der Lagerflächen gestaut, wodurch ein hydrodynamischer Druck aufgebaut wird, der ausreichend ist, um Zugriemen und Schubriemen zu trennen und mit sehr niedriger Reibung gegeneinander zu lagern.

Bevor dieser Riemen belastet wird oder in entgegengesetzter Richtung bewegt wird, muss auf jeden Fall Öl unter hohem Druck zugeführt werden, so dass ein mit einem derartigen Riemen mit hydrodynamischer Lagerung versehenes Getriebe eine

Ölpumpe benötigt. Für Anwendungen auf dem Gebiet der Automobilindustrie kann das weniger gewünscht sein. Für solche Fälle kann das Lagersystem nach der zweiten

Möglichkeit Wälzlager umfassen. Für diese Ausführung kommen verschiedene Wälzlager in Betracht wie

Kugellager, Nadellager, Rollenlager oder ähnliches. Vorzugsweise besitzt das

Lagersystem Wälzelemente, die in Längsrichtung des Riemens zueinander versetzt sind. Bei einem aus Schubelementen, wie z. B. Schubplättchen, bestehenden

Schubriemen ist dann immer jedes Schubplättchen stabil gestützt durch mehrere Wälzkörper.

Insbesondere kann das Lagersystem Rollenlager umfassen, wobei die Rollen voneinander getrennt sind durch einen flexiblen Käfig, der sich zwischen Schubriemen und Zugriemen erstreckt.

Zweck des Käfigs ist auch eine Schiefbewegung der Rollen zu vermeiden. Insbesondere kann dazu der Käfig in seiner Längsrichtung unter Druckvorspannung gehaltert sein.

Das ist möglich durch die Rollen zum Beispiel aufzunehmen in

Käfigelementen die von Zugfedern kräftig gegeneinander gedrückt gehalten werden.

Eine Schiefbewegung kann wirksam vermieden werden falls der Käfig in seiner Längsrichtung flexibel ist. Insbesondere kann der Käfig zusammengesetzt sein aus gesonderten Käfigelementen die unter Druckvorspannung gegeneinander abgestützt sind.

Das Risiko von Schiefbewegung hängt zusammen mit eine inkomplette Füllung des Riemens, zum Beispiel wie verursacht durch Dehnung des Zugriemens. Dadurch kann ein Spielraum zwischen der Käfigelemente entstehen. Ein solcher Spielraum entsteht nicht falls wenn der Längsrichtung des Käfigs mindestens ein Paar an gegenüberliegenden Seiten biegsamen Zungen hat, und die jeweils benachbarten

Zunge von zwei sich nebeneinander befindenden Käfigelementen gegeneinander abgestützt sind.

Neben Schiefbewegungen der Rollen, können auch Schiefbewegungen in den Käfigelementen selber auftreten. Um dies zu vermeiden kann der Käfig seitlich herausragenden Kontaktteilen haben die zur Anlage an den zugekehrten Reibflächen der Rotationskörpern gelangen können.

Die Rotationskörpern bewegen doppelt so schnell wie der Käfig. Sobald der

Käfig oder Käfigelemente seitlich verschieben und dadurch an den Reibflächen der

Rotationskörpern zur Anlage kommen, werden sie mitgerissen und beschleunigt in der Bewegungsrichtung der Rotationskörpern. Infolge dieser Beschleunigung werden die Käfigelementen wieder in richtiger Position gedrückt.

Wie bereits erwähnt, muss der Zugriemen auf Grund der Erfindung nicht mit dem Schubriemen mitdrehen. Das Lagersystem liefert mit sich, dass nur eine geringe Belastung auf den Zugriemen ausgeübt wird. Dennoch muss gesichert sein, dass auch bei solch geringen antreibenden Kräften der Zugriemen stationär bleibt. Dafür gibt es verschiedene Möglichkeiten. Die erste Möglichkeit wäre, dass ein Teil des Zugriemens aus einem relativ biegesteifen Teil besteht, der sich über einen der beiden geraden Abschnitte des Riemens erstreckt. Sobald der steife Teil des Zugriemens an der Krümmung der Scheibe angelangt ist, stoppt die Bewegung des Zugriemens und bleibt danach stehen.

Am besten ist, die Länge des relativ biegesteifen Teils des Zugriemens ungefähr gleich dem Achsabstand der beiden Rotationskörper zu wählen. Auch bei Wechsel der Drehrichtung des Riemens treten dann keine nennenswerten Verschiebungen des Zugriemens auf. Für eine einfache Ausführungsform kann der Zugriemen geschichtet sein, wobei die Zugriemenlagen im relativ biegesteifen Abschnitt des Riemens aneinander geheftet sind. Die anderen, nicht aneinander gehefteten Teile der Zugriemenlagen können mit einem Schmiermittel imprägniert werden.

Bei der anderen Möglichkeit trägt das Zugband Befestigungsvorrichtungen zur Befestigung des Riemens am Gehäuse oder einem festen Teil davon.

Die Erfindung betrifft sowohl ein kontinuierlich veränderbares Getriebe, bestehend aus dem oben besprochenem Riemen, als auch mindestens zwei Scheiben, die jeweils aus zwei im Prinzip kegelförmigen Scheiben bestehen, die untereinander

einen variablen Abstand und ^" eine V-förmige Laufrille besitzen, worin der Riemen aufgenommen ist. Die Befestigungsvorrichtungen des Zugriemens können am Getriebegehäuse oder an einem festen Teil davon befestigt sein.

Als nächstes wird die Erfindung an den in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Figur 1 zeigt einen Übersetzung mit zwei Scheiben und einem Riemen entsprechend der Erfindung.

Figur 2 zeigt einen Schnitt durch den Riemen nach II - II von Bild 1.

Figur 3 zeigt den Längsschnitt III - III entsprechend Bild 2. Figur 4a und b zeigen Rillenformen für eine alternative Lagerung.

Figur 5 zeigt Käfigelemente mit Rollen.

Figur 6 zeigt einen Querschnitt durch den Riemen mit Käfigelementen nach Figur 5.

Figur 7 zeigt einen Seitenansicht eines Käfigelements nach Figur 8. Figur 8 zeigt (teilweise) einen Draufsicht auf ein Käfigelement aus mehreren

Käfigelementteilen.

Die in Figur 1 dargestellte Übersetzung besteht aus zwei Scheiben 1 und 2, und einem Riemen 3 der in einem keilförmigen Spalt geführt wird. Die Breite des

Spaltes der Scheiben kann auf übliche, nicht dargestellte Weise verändert werden, dermassen, dass die Laufradien vom Riemen 3 zur Erzeugung unterschiedlicher

Übersetzungen verändert werden können.

Wie in den Zeichnungen 2 und 3 dargestellt ist, umfasst der Riemen 3 einen Zugriemen 4, der geschichtet ist, und aus einer Anzahl von Zugriemenlagen 5 besteht. Der Schubriemen 6 besteht aus einer grossen Anzahl quer zum Zugriemen orientierter Querelemente oder Schubplättchen 6, die aneinander anliegen. Diese Schubplättchen arbeiten auf übliche Weise mit ihren keilförmig abgeschrägten Enden 7 mit dem übereinstimmend keilförmig geformten Scheiben 1 und 2 zusammen.

Entsprechend der Erfindung ist zwischen dem Zugriemen 4 und dem Schubriemen 6 ein Lagersystem 8 angeordnet, das in der Ausführung der Figuren 1 bis 3 aus einer grossen Zahl von Rollen 9 besteht, die durch einen flexiblen Käfig 10 getrennt sind. Wie in Figur 2 zu sehen ist, sind mehrere Rollen 9 nebeneinander angebracht; die Figur 3 zeigt, dass diese Rollen in Längsrichtung vom Riemen 3 gegeneinander verschoben sind.

Mit Hilfe dieses Lagersystems 8 können die Schubplättchen 7 des Schubriemens 6 an der Oberfläche 1 1 nahezu reibungslos gegenüber dem Zugriemen 4 mittels Rollen 9 gestützt werden. An der radialen Innenseite der Schubplätchen 7 werden diese gestützt durch Halteringe 12. Der Zugriemen wird dadurch am Mitdrehen mit dem Schubriemen 6 gehindert, indem einer der geraden Abschnitte 16 versteift ist. Die Versteifung kann durch Aneinanderheften der Zugriemen 5 des Abschnittes 16, z. B. durch Kleben, Löten oder Ähnlichem erfolgen.

Die Schmierung des Riemens 3 ist durch das im Getriebegehäuse anwesende Öl. das durch die Zentrifugalkräfte zwischen die Schubplättchen geschleudert wird. gesichert (siehe Pfeil 13 in Figur 3). Von dort dringt das Öl zwischen die Rollen und den Zugriemen. Eine solche Ölströmung ist ausserdem nützlich für die Kühlung des

Riemens.

Die in Figur 4 dargestellten Ansichten der Lageroberflächen des Zugriemens zeigen V-förmige (Bild 4a) und W-fÖrmige (Bild 4b) Rillen 14 bzw. 15. Bei einem Riemen mit einem solchen Zugriemen liegen der Schubriemen und der Zugriemen mit ihren einander zugewandten Lageroberflächen aufeinander. Sobald der Schubriemen über dem Zugriemen gleitet, stauen im Betrieb die Verengungen der Rillen das Öl zum Zentrum der Lageroberfläche, wodurch eine hydrodynamische Lagerung entsteht.

Figur 5 zeigt ein Detail mit zwei Käfigelemente 20, zusammen mit Rollen 9. Diese Käfigelemente 20 sind versehen von elastischen Zungen 21 , die unter Drückvorspannung gegeneinander gehalten werden. Dank dieser Drückvorspannung sind die Käfigelemente 20 gegen Schiefbewegungen gesichert, auch wenn Spielraum entstehen würde falls der Zugriemen sich dehnt unter Belastung. Die (in Figur 5) Unterseite der Käfigelemente ist gleitend unterstützt auf den Zugriemen 4.

Figuren 6-8 zeigen eine Variant der Käfigelemente, bestehend aus mehreren Käfigelementteilen 22. Diese Teile sind zueinander verschoben in Längsrichtung des Riemens, um einen gleichmässigen Lauf zu erzielen. Wie in diesen Figuren ersichtlich ist, ist jedes Käfigelementteil 22 benachbart von jeweils zwei elastischen Zungen 21.

In Figur 6 ist zu sehen dass an den beiden Seiten des Käfigs herausragenden Kontaktteilen 23 versehen sind. Bei möglichen Quer- oder Schiefbewegungen des

Käfigs kommen diese Kontaktteile 23 zur Anlage gegen die benachbarten Reibfläche der Rotationsköφer 1, 2. Diese Rotationsköφer 1, 2 bewegen doppelt so schnell wie der Käfig; dadurch ergibt die Anlage der Kontaktteile ein Rückstelleffekt dass zur Erhebung einer Schiefbewegung führt.