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Verstellvorrichtung für Reibungsgetriebe
Die Erfindung betrifft eine Verstellvorrichtung für Reibungsgetriebe, bei denen treibendes und getrie- benes Element durch abrollende Übertragungselemente miteinander In Reibungseingriff stehen und das Übersetzungsverhältnis des Getriebes durch Neigen der Achsen der Übertragungselemente stufenlos verän- derbar ist.
Reibungsgetriebe der angeführten Art sind mit Übertragungselementen versehen, die z. B. die Form von kugelförmigen Körpern besitzen und die Ränder von koaxialen treibenden bzw. getriebenen Reibscheiben berühren sowie sich gegen ein Druckglied in der Form eines die Übertragungs- oder Reibkörper umschliessenden Ringes abstützen ; die Achsen der Reibkörper sind in radialen Ebenen gegenüber der Achse der konzentrischen Wellen der Reibscheiben zur Veränderung des Übersetzungsverhältnisses neigbar.
Bei den Getrieben der beschriebenen Art werden die zur wirkungsvollen Funktion des Getriebes erforderlichen Anpressdrücke an den Berührungsstellen zwischen den zusammenarbeitenden Elementen entweder durch eine Belastungsfeder oder durch selbsttätig wirkende Einrichtungen zur Erzeugung und Regelung des Anpressdruckes, die mit einer hinreichenden Vorspannung arbeiten, hergestellt.
Die Anpressdrücke sind von einer solchen Grösse, dass, während die Verstellung der Neigung der Achsen zur Veränderung des Übersetzungsverhältnisses bei laufendem Getriebe mit noch mässigen Kräften vorgenommen werden kann,
Zerstörungen verschiedener Einzelteile auftreten können, wenn eine übergrosse Kraft zur Überwindung der
Reibung an den Berührungspunkten der zusammenwirkenden Elemente zwecks plötzlicher Veränderung des Übersetzungsverhältnisses bei laufendem Getriebe oder zur Überwindung der ruhenden Reibung bei stehendem Getriebe zur Verstellung des Übersetzungsverhältnisses angewendet wird.
Die Erfindung hat zum Ziele, Verbesserungen an den Mitteln zur Steuerung von Getrieben der angegebenen Art zu schaffen, durch deren Anwendung die Möglichkeit der Zerstörung der Einzelteile durch die Anwendung übergrosser Verstellkräfte stark herabgesetzt wird und die es gestatten, jedes gewünschte Übersetzungsverhältnis voreinzustellen und sodann bei Erfordernis die Einstellung durchzuführen.
Gemäss der Erfindung ist zwischen das von Hand aus oder selbsttätig betätigbare Verstellglied und die Vorrichtung zur Veränderung des Übersetzungsverhältnisses eine ein elastisches Zwischenglied enthaltende Vorrichtung zur Begrenzung der vom Verstellglied ausgeübten Verstellkraft vorgesehen.
Weitere Merkmale der Erfindung werden an Hand der Zeichnung erläutert, die ein Ausführungsbeispiel darstellt. Es zeigt Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein Reibungsgetriebe der eingangs angeführten Art. Fig. 2 ist eine Ansicht im teil weisen Schnitt einer Einrichtung zur Steuerung eines Reibungsgetriebes, wie es in Fig. 1 gezeigt ist ; Fig. 3 ist ein Schnitt gemäss der Linie V-V in Fig. 2 ; Fig. 4 zeigt in grösserem Massstab eine Einzelheit einer andern Ausführungsform der Steuereinrichtung, und Fig. 5 ist eine Ansicht des Mechanismus gemäss der Fig. 4 in Achsrichtung und zeigt eine bevorzugte Ausbildung des Einstellgliedes in Verbindung mit diesem Mechanismus.
Die Fig. 1 der Zeichnung zeigt ein Reibungsgetriebe der an sich bekannten Bauart mit zwei koaxialen Reibscheiben 1 und 2, deren eine das treibende und deren andere das getriebene Element bildet. Diese Reibscheiben besitzen Reibräder 3 und 4, die voneinander in Achsrichtung einen Abstand haben und mit kugelförmigen Reibkörpern 5 in Berührung stehen, von denen mindestens drei, vorzugsweise aber fünf, vorgesehen sind und die in gleichmässigen, gegenseitigen Abständen um die Reibränder 3 und 4 herum angeordnet sind. Durch ein Druckglied in Form eines frei drehbaren Druckringes 6 werden die Reibkörper in Berührung mit den Reibrändern 3 und 4 der Reibräder 1 und 2 gehalten. Die innere Oberfläche 7 des Druckringes 6 stimmt mit der Wölbung der Kugeloberfläche der Reibkörper 5 überein.
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Jeder der Reibkörper 5 ist auf einer Achse 8 mittels in ihm angeordneter Lager 9 drehbar gelagert.
Die Achse 8 weist an ihrem einen vorstehenden Ende einen mit ebenen Flächen versehenen Kopf 10 auf und trägt an ihrem andem, ebenfalls vorstehenden Ende einen mit ebenen Flächen versehenen Ring 11.
Mit den genannten Teilen ragt die Achse in radial verlaufende und in axialenEbenen gekrümmte Führungen 12 bzw. 13, die in einander gegenüberliegenden Wänden des Gehäuses, welches die zusammenarbeitenden Teile umschliesst. vorgesehen sind. Ein Ring 14, dessen Aussenfläche einer Kugelfläche entspricht, ist auf einen der vorstehenden Abschnitte der Achse 8 aufgeschoben und liegt in einem Schlitz 15 der Steuerplatte 16. Die Schlitze 15 in dieser Platte 16 sind so ausgebildet, dass die Achsen 8 bei der Verdrehung der Platte 16 um die Mittelachse des Getriebes in gleicher Weise und um die gleichen Beträge in radialen Ebenen gegenüber den Scheiben 1 und 2 geneigt werden, wodurch eine Veränderung des Überset- zungsverhältnisses zwischen den Scheiben 1 und 2 erreicht wird.
Der mit den Schlitzen 15 versehene Teil
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dieser Körper.
Bei der beschriebenenAusfühmngsform besteht das Gehäuse, welches die zusammenarbeitenden Teile umschliesst, aus einem Hauptteil 17 und einem Deckel 18, wobei der Hauptteil die Gesamtheit der sich bewegenden Teile des Getriebes trägt.
Die Reibscheibe 1 ist mit einer Keilriemenscheibe 36 verbunden, während die Reibscheibe 2 über eine nicht weiter zu erläuternde Einrichtung zur Erzeugung des Anpressdruckes mit der Keilriemenscheibe 35 in Verbindung steht.
Die Steuerplatte 16 geht von einem glockenförmigen Mittelteil 31 aus, der auf einer Welle oder Spindel 32 fest angeordnet ist. Die Welle 32 ist in. einer Lagerhülse33 in einem Butzen 34 des Deckels 18 gelagert. Sie ragt aus diesem hervor, um mit der Betätigungseinrichtung in Verbindung gebracht werden zu können.
Die Einrichtung zur Betätigung der Steuerplatte 16 und damit des Mechanismus zur Änderung des Übersetzungsverhältnisses eines solchen Reibungsgetriebes mit stufenlos veränderlichem Übersetzungsverhältnis, umfasst ein Betätigungsglied, welches von Hand aus oder automatisch verstellt werden kann, um das Übersetzungsverhältnis im Getriebe zu verändern, und Mittel, welche dieses Betätigungsglied wirkungsmässig mit der Steüerplatte oder dem Einstellmechanismus verbinden.
Diese Verbindungseinrichtung besitzt eine nachgiebige Kraftbegrenzer-Einrichtung, die in jeder Bewegungsrichtung des Betätigungsgliedes wirksam ist und die Kraft, die auf die Steuerplatte zur Wirkung kommt, auf einen solchen Wert beschränkt, der hinreicht, um die Neigung der Achsen der Reibkörper zu verändern, solange das Getriebe läuft, die aber zu gering ist, um übermässige Kräfte auf irgendwelche Teile des Getriebes auszu- üben gegen die Wirkung der ruhenden oder gleitenden Reibung, die an den Berührungspunkten der einzelnen Teile auftritt.
Bei einer Ausführungsform, wie sie in Fig. 2 veranschaulicht ist, ist das Betätigungsglied 55, das mit einem Hebelarm 56 mit einem Griffknopf 57 od. dgl. für die Verstellung von Hand aus versehen ist, mit einem Ende eines Torsionsstabes 58 verbunden, dessen anderes Ende mit der Spindel 32 in Verbindung steht, welche die Steuerplatte 16 des Reibungsgetriebes trägt. Der dazwischenliegende Teil des Torsionsstabes 58 besitzt durch entsprechende Bemessung seiner Länge und seines Querschnittes eine solche Federkraft, dass das. Betätigungsglied 55 in jede Stellung innerhalb seines Bewegungsbereiches gebracht werden kann, ohne dass eine übermässige Kraft auf die Steuerplatte übertragen wird.
Die Grösse des Verstellberei- ches des Hebelarmes 56 entspricht dem Verdrehungsbereich der Spindel 32 und ist auf einer Skala, die sich auf einer geschlitzten und gekrummten Platte 59 befindet, angegeben. Des weiteren sind Mittel vorgesehen, um das Betätigungsglied 55 bei der Wahl eines bestimmten Übersetzungsverhältnisses in seiner Lage zu fixieren. HIezu ist das Betätigungsglied mit einem durch eine Feder 61 od. dgl. belasteten Halteteil 60 versehen, dessen Ende 62 keilartig ausgebildet ist und in ein Zahnsegment 63 eingreift. Das Zahnsegment 63 ist auf einer Büchse 64 montiert, in der das Ende 65 des Torsionsstabes 58 gelagert ist.
Die Büchse 64 ist drehbar in einem Träger 66 gelagert und ist normalerweise gegen Verdrehung oder Verstellung um ihre Achse mittels eines Arretierstiftes 67 gesichert, der durch ein Loch in einer Scheibe 68, die mit dex Büchse fest verbunden ist, gesteckt ist und in ein Loch 69 im Träger 66 eingreift.
Wenn sich der Arretierstift 67 in der in der Fig. 2 gezeigten Stellung befindet, wird der Hebelarm 56. wenn er von einer Stellung in eine andere bewegt wird, in dieser neuen Stellung durch das Einrasten des keilförmigen Endes 62 des Haltegliedes 60 in das Zahnsegment 63 festgehalten werden. Wenn das Getriebe stillsteht, so verhindert die ruhende Reibung an den Berührungsstellen zwischen den Einzelteilen des Getriebes eine Verdrehung der Spindel 32, so dass der Torsionsstab 58 in der einen oder andern Richtung vorgespannt (tordiert) wird. Sowie aber die Einzelteile des Getriebes in Drehung kommen, verursacht die
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auf die Spindel 32 wirkende Torsionskraft des Torsionsstabes 58, dass sich die Steuerplatte 16 so weit verdreht, bis sie jene Stellung einnimmt, in welche das Betätigungsglied vorher gebracht worden ist.
Wenn der Hebelarm 56 verstellt wird, während das Getriebe läuft, so folgt die Steuerplatte der Bewegung dieses Hebelarmes, ohne dass eine Verdrehung (Tordierung) des Torsionsstabes 58 eintritt. Wird der Arretierstift 67 jedoch herausgezogen, so wird der Hebelarm 56 frei beweglich, um jedes gewünschte Übersetzungsverhältnis sofort einstellen zu können.
Wenn eine automatische Regelung des Übersetzungsverhältnisses erwünscht ist, u. zw. in Abhängigkeit von den Änderungen der Betriebsbedingungen einer Maschine oder Anlage, bei welcher das Getriebe in Verwendung steht, so wird die Scheibe 68 mit Hilfe einer Verzahnung od. dgl. mit jener Einrichtung verbunden, die In Abhängigkeit von den sich ändernden Betriebsbedingungen die Verstellungen hervorruft.
Wenn das Getriebe läuft, ist es oft wünschenswert, die Möglichkeit zu haben, ein bestimmtes neues
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Für diesen Zweck sind lösbare Feststeller vorgesehen, welche die Steuerplatte oder deren Betätigungsteile gegen Verdrehung sichern. Beispielsweise ist, wie in Fig. 2 und 3 zu sehen. ein federbelasteter Stift 70 mit einem keilartigen Endteil 71 vorgesehen, der in einen Zahnkranz 72 eines auf der Spindel 32 befe- stigten Teiles 73 einrasten kann. Der Stift 70 hat einen dünnen Stiel 74, an dessen Ende ein Knopf 75 od. dgl. befestigt ist. mit dessen Hilfe der Stift gegen die Wirkung der Feder 76 durch Herausziehen ausser
Eingriff mit dem Zahnkranz 72 gebracht werden kann. Der Knopf 75 ist mit einem abstehenden Fort- satz 77 versehen (Fig. 3). der in der eingerasteten Stellung des Stiftes 70 in ein Loch 78 in einer Halte- platte 79 eindringt.
Durch Verdrehen des Knopfes 75 nach dessen Herausziehen stützt sich der Fortsatz 77 auf der Aussenfläche der Platte 79 ab und hält so den Knopf 75 in der herausgezogenen Stellung zurück.
Wenn das Getriebe läuft, wird durch das Einrasten des keilartigen Endes 71 des Stiftes in den Zahnkranz 72 des Teiles 73 die Steuerscheibe in der Stellung, die dem gerade eingestellten Übersetzungsverhältnis ent- spricht, festgehalten. Ein anderes Übersetzungsverhältnis kann vorgewählt werden, indem der Hebel- arm 56 durch Verschwenken in die dem neuen Übersetzungsverhältnis entsprechende Stellung gebracht wird. In dieser neuen Lage wird er durch Einrasten des Endes 62 des Haltegliedes 60 in das Zahnseg- ment 63, das seinerseits durch den Arretierstift 67 festgelegt ist, gehalten. Der Torsionsstab 58 ist hiebei in der einen oder andern Drehungsrichtung verdreht und vorgespannt worden.
Zur Durchführung des Wechsels des Übersetzungsverhältnisses auf den neuen, vorgewählten Wert ist es lediglich erforderlich, den Stift 70 mittels des Knopfes 75 herauszuziehen.
'Bei der in den Fig. 4 und 5 gezeigten Abgeänderten Ausführungsform ist der nachgiebige Kraftbegrenzer mit einer aus Feder und Nockenfläche bestehenden Einrichtung versehen. Die Spindel 32, welche die Steuerplatte trägt, ist mit einem Mitnehmerteil 80 versehen, der einen Zahnkranz 72 besitzt, in den das keilförmige Ende 71 eines federbelasteten Stiftes 70, wie bereits in den Fig. 2 und 3 gezeigt, einrasten kann. Ein doppelarmiger Hebel 81 trägt eine Hülse 82, und ist sowohl drehbar als auch axial verschiebbar auf einem AchsstUmmel83, der vorn Mitnehmerteil 80 ausgeht, gelagert. Die Hülse 82 trägt zwei einander diametral gegenüberliegende Rollen 84, deren jede mit je zwei keilartig zusammenlaufenden Wen- delflächen 85, 86 ("schiefen Ebenen") an der Hülse 80 zusammenwirkt.
Auf dem Achsstummel 83 ist weiters eine Feder 87 vorgesehen. die sich mit einem Ende gegen den Hebel 81 und mit dem andern Ende gegen eine Scheibe 88 abstützt, und deren Vorspannung mittels der Mutter 89, die auf einem mit Gewinde versehenen Abschnitt des Achsstummels 83 sitzt, verändert werden kann. Die Fig. 5 lässt die doppelar- migeAusführung des Hebels 81 erkennen ; der Hebel ist bei 90 mit Verbindungsstangen 91 gelenkig verbunden, deren andere Enden bei 92 an die Enden eines zweiarmigen Hebels 93 angelenkt sind. Dieser Hebel 93 ist bei 94 schwenkbar gelagert und steht mit einem Handhebel 95 in Verbindung, der mit einem federbelasteten Rastteil 96 mit einem keilförmigen Ende 97 versehen ist, welcher Rastteil mit einem Zahnsegment 98 zusammenwirkt.
Es ist ersichtlich, dass der Hebel 93 längere Arme besitzt als der Hebel 81, so dass mit einer begrenzten winkelmässigen Verstellung des Handhebels 95 eine grössere Verdrehung-des Hebels 81 und damit der Spindel 32 od. dgl. welche die Steuerplatte 16 trägt, erzielt werden kann.
Es ist klar, dass die Erfindung nicht auf die besonderen Ausführungsformen, wie sie hier beschrieben sind, beschränkt sein soll. Beispielsweise kann die erfindungsgemässe Steuervorrichtung mit jedem andern Reibungsgetriebe der hier im allgemeinen beschriebenen Art vereinigt werden, bei der die Reibkörper Kugelform haben, wie dies aus den Zeichnungen hervorgeht, oder bei der die kraftübertragenden Teile die Form von Scheiben aufweisen, die mit einander gegenüberliegenden, konkaven Flächen des treibenden bzw. getriebenen Elementes zusammenwirken und zur Erreichung verschiedener Übersetzungsverhältnisse in verschiedene Lagen bezüglich der Getriebeachse geneigt werden können.
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Des weiteren kann die Einrichtung zur Bewegungsübertragung von irgendwelcher Form oder Konstruktion sein. So kann sie jede beliebige mechanische Anordnung umfassen, die von einer mittleren Stellung aus nach beiden Seiten eine freie Bewegung gegen die Kraft einer Feder oder anderer elastischer Mittel erlaubt. Insbesondere bei Fernsteuerungen kann die Übertragungseinrichtung hydraulische Mittel umfassen, bei denen ein federbelasteter Druckakkumulator oder deren mehrere vorgesehen sind, um den Druck, der übertragen werden kann, zu begrenzen, und um die Kraft zu speichern, die erforderlich ist. um die Steuerplatte zu verstellen, sobald das Getriebe in Bewegung ist. Die Übertragungsmittel können natürlich auch eine elektrische Übertragungseinrichtung zwischen dem Einstellglied und der Einrichtung zur Einstellung des Übersetzungsverhältnisses umfassen, so z.
B. einen elektrischen Schrittschalter, der ein Solenoid oder einen sonstigen elektrischen, eine begrenzte Kraft liefernden Motor aufweist, um die Bewegung der Einrichtung zur Einstellung des Übersetzungsverhältnisses zu bewirken.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verstellvorrichtung für Reibungsgetriebe, bei denen treibendes und getriebenes Element durch abrollende Übertragungselemente miteinander in Reibungseingriff stehen und das Übersetzungsverhältnis des Getriebes durch Neigen der Achsen der Übertragungselemente stufenlos veränderbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen das von Hand aus oder selbsttätig betätigbare Verstellglied und die Vorrichtung zur Veränderung des Übersetzungsverhältnisses eine ein elastisches Zwischenglied enthaltende Vorrichtung zur Begrenzung der vom Verstellglied ausgeübten Verstellkraft vorgesehen ist.