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Stufenlos selbstschaltendes Keilriemengetriebe
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Bei einer einfachen Ausführungsform der Erfindung sind die Spreizbahnen von Hohlkegeln gebildet, welche in die betreffende Riemenscheibenhälfte bzw. in die Spreizscheibe eingearbeitet sind. Bei einer solchen Ausbildung ergibt sich auch eine Spreizbahn in der radialen Richtung, so dass die Spreizkörper, welche an sich als Fliehgewichte wirken, auch eine drehzahlabhängige Verstellung zusätzlich ergeben.
Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind aber solche radial verlaufende Spreizbah- nen vorgesehen, welche zu der auf die Drehachse normal stehenden Ebene unter einem kleineren Winkel geneigt sind als die in der Umfangsrichtung verlaufenden Spreizbahnen. Auf diese Weise können der Ein- fluss der Fliehkraft und der Einfluss des Drehmomentes auf die Verstellung des Übersetzungsverhältnisses aufeinander abgestimmt werden. Eine vorteilhafte Ausführungsform ergibt sich hiebei, wenn die Spreiz bahnen die Form eines Hohlkegels mit radial zur Drehachse nach aussen konvergierenden Tangentialflächen aufweisen.
Auch wenn das Drehmoment durch die Spreizkörper nur auf eine Keilriemenscheibenhälfte übertragen wird, während die andere Keilriemenscheibenhälfte unmittelbar mit dem An- oder Abtrieb gekuppelt ist, ergibt sich eine für die Verstellung ausreichende Kraft. Vorzugsweise jedoch sind die beiden Keilriemenscheibenhälften gegen Relativverdrehung gesichert und gemeinsam relativ zur Spreizscheibe verdrehbar, so dass das gesamte Drehmoment über die Spreizkörper übertragen wird. Hiebei kann die Relativverdrehung zwischen Keilriemenscheibe und Spreizscheibe durch Anschläge begrenzt sein, um auch im Falle eines Bruches der Spreizkörper den Betrieb zu ermöglichen.
In der Zeichnung ist die Erfindung an Hand eines Ausführungsbeispieles schematisch erläutert. Fig. 1 zeigt ein Keilriemengetriebe im Achsenschnitt, Fig. 2 und Fig. 3 zeigen je eine Spreizscheibe in axialer Draufsicht und Fig. 4 ein Detail eines Schnittes nach der Linie IV-IV in Fig. l.
Gemäss Fig. 1 läuft der Keilriemen 1 um die treibende Keilriemenscheibe 2,3 einerseits und die getriebene Keilriemenscheibe 4,5 anderseits. Von den Hälften 2 und 3 der treibenden Keilriemenscheibe ist die Scheibenhälfte 2 mittels einer Büchse 6 axial festgelegt und um die Antriebswelle 7 drehbar gela- gert, während die Scheibenhälfte 3 auf der Büchse 6 axial verschiebbar angeordnet und durch eine Verzahnung 8 gegen Relativverdrehung gegenüber der Büchse 6 gesichert ist. Am Ende der Büchse 6 ist eine Spreizscheibe 9 axial festgelegt und auf der Büchse 6 drehbar gelagert. Die Spreizscheibe 9 ist dabei mit der Trommel 10 einer Fliehkraftkupplung verbunden, deren Einsatz 11 mit der Antriebswelle 7 drehfest verbunden ist.
In die Spreizscheibe 9 und die Keilriemenscheibenhälfte 3 sind Spreizbahnen 12,13 eingeformt, von denen jeweils eine Spreizbahn 12 in der Spreizscheibe 9 einer Spreizbahn 13 in der Keil- riemenscheibenhälfte 3 gegenüberliegt, wobei je eine Spreizkugel 14 mit einer Spreizbahn 12 der Spreizscheibe 9 und einer Spreizbahn 13 der Keilriemenscheibenhälfte 3 zusammenwirkt. Die Keilriemenscheibenhälfte 3 greift ausserdem mit achsparallelen Bolzen 15 in Langlöcher 16 der Spreizscheibe 9, um die Relativverdrehung zu begrenzen (Fig. 2).
Von den Hälften 4,5 der getriebenen Keilriemenscheibe ist die Scheibenhälfte 4 mittels einer Büchse 17 auf der Abtriebswelle 18 axial festgelegt und drehbar gelagert, während die Scheibenhälfte 5 auf der Büchse 17 axial verschiebbar gelagert und mit der Scheibenhälfte 4 durch achsparallele Mitnehmerbolzen 19 gegen Relativverdrehung gesichert verbunden ist. Diese Bolzen 19 greifen anderseits gemäss Fig. 3 in längliche Ausnehmungen 20 am Umfang einer Spreizscheibe 21 und bilden somit Anschläge, welche die Relativverdrehung zwischen Keilriemenscheibenhälfte 5 und Spreizscheibe 21 begrenzen. Die in die Spreizscheibe 21 und in die Keilriemenscheibenhälfte 5 eingeformten Spreizbahnen 22 und 23 liegen wieder jeweils einander gegenüber und wirken mit Spreizkugeln 24 zusammen.
Die Spreizscheibe 21 sitzt fest auf der Abtriebswelle 18, die samt ihrem Lagergehäuse 25 um eine zur Welle 18 parallele Achse 26 geschwenkt werden kann, wobei eine Feder 27 der Spannung des Keilriemens 1 bei der Verschwenkung entgegenwirkt.
Die beiden Keilriemenscheiben sind so zueinander angeordnet, dass die treibende axial festgelegte Scheibenhälfte 2 sich auf der einen und die getriebene axial festgelegte Scheibenhälfte 4 sich auf der andern Seite des Keilriemens 1 befinden, so dass der Keilriemen 1 bei seiner Keilbewegung, bei der er in der einen Keilscheibe tiefer eindringt, während er in der andern Keilscheibe weiter nach aussen gedrängt wird, sich auf der treibenden Scheibe in der gleichen Richtung wie auf der getriebenen Keilriemenscheibe axial verschiebt und daher stets in einer zu den Achsen der Wellen 7, 18 normalen Ebene laufen kann.
Durch die Keilbewegung des Keilriemen, bei der die axial verschiebbare Keilriemenscheibenhälfte 2 bzw. 4 sich gegenüber der axial festgelegten Keilriemenscheibenhälfte 3 bzw. 5 verschiebt, wird das
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Fig. 4 zeigt die Spreizbahn 22 der Spreizscheibe 21 und die Spreizbahn 23 der Keilriemenscheiben- hälfte 5 in Umfangsrichtung bzw. im Tangentialschnitt. Die zur Drehachse normale Ebene ist mit c be- zeichnet. Die Spreizbahnen 22 und 23 steigen in beiden Umfangsrichtungen unter Winkeln von 450 zur
Normalebene c an, wobei die Spreizkugel 24 jeweils mit zwei zueinander parallelen Trassen 22'bzw.
23'der Spreizbahnen 22 bzw. 23 zusammenwirkt.
Gemäss Fig. 3 werden diese Spreizbahnen 22 durch hohlkegelförmige Ausnehmungen gebildet, deren äusserster Kreisdurchmesser den der Spreizkugeln 24 übertrifft. Auch auf der Spreizscheibe 9 (Fig. 2) sind die Spreizbahnen 12 durch hohlkegelförmige Aus- nehmungen mit einem den Durchmesser der Spreizkugeln 14 übertreffenden äussersten Durchmesser ge- bildet, welche jedoch radial von der Drehachse nach aussen in Form von konvergierenden Tangential- flächen 12'erweitert sind, wobei die Spreizbahnen 12 und 13 in radialer Richtung unter Winkeln von nur etwa 250 zur Normalebene d ansteigen (Fig. l).
Im Betrieb bewirkt eine Erhöhung des von der Abtriebswelle 18 übertragenen Drehmomentes gemäss
Fig. 4 eine Abspreizung der Keilriemenscheibenhälfte 5 von der Spreizscheibe 21 durch die Wirkung der
Spreizkugeln 24, wodurch sich die Hälften 4,5 der getriebenen Keilriemenscheibe einander nähern und der Keilriemen 1 auf einen grösseren wirksamen Durchmesser der Keilriemenscheibe 4,5 gedrängt wird.
Gleichzeitig dringt der Keilriemen 1 tiefer in die Keilriemenscheibe 2, 3 ein, wobei er deren Hälften gegen die den Keilriemen 1 spannende Wirkung der auf der Spreizscheibe 9 abgestützten Spreizkugeln 14 auseinander schiebt und dadurch auf einem kleineren Scheibendurchmesser zu laufen kommt. Durch diesen Vorgang wird das Keilriemengetriebe auf ein niedrigeres Übersetzungsverhältnis i geschaltet. wodurch das Drehmoment der Antriebswelle 7 auf gleicher Höhe bleiben kann.
Eine Erhöhung der Antriebsdrehzahl hat erhöhte Fliehkräfte zur Folge, unter deren Wirkung die Spreizkugeln 14 auf den Spreizbahnen 12 bzw. 13 radial nach aussen drängen und die verschiebbare Keilriemenscheibenhälfte 3 gegen die festgelegte Keilriemenscheibenhälfte 2 schieben. Dadurch gelangt der Keilriemen 1 auf einen grösseren Laufhalbmesser a der treibenden Keilriemenscheibe und auf einen kleineren Laufhalbmesser b der getriebenen Keilriemenscheibe. Damit wird das Keilriemengetriebe auf ein höheres Übersetzungsverhältnis i geschaltet, wodurch sich die Antriebsdrehzahl wieder ermässigt. Diese Wirkung wird durch eine Spreizfeder 28 zwischen den Hälften 4,5 der getriebenen Keilriemenscheibe unterstützt.
Bei geändertem Drehsinn oder bei Bremsung des Abtriebes 18 durch den Antrieb 7 bleiben die Wirkungen der Spreizbahnen und Spreizkugeln auf die Getriebeschaltung die gleichen, da von den in Umfangsrichtung verlaufenden Spreizbahntrassen, wie z. B. 22'und 23', jene mit entgegengesetzter Steigungsrichtung, wie z. B. 22" und 23", mit den Spreizkugeln zusammenwirken. Der Übergang von Antrieb auf Bremsen erfolgt dabei stossfrei, da die Spreizkugeln auf den kegelförmigen Spreizbahnen von der einen Trasse zu der andern rollen können.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Stufenlos selbstschaltendes Keilriemengetriebe mit wenigstens einer axial geteilten Keilriemen scheibe, deren beide Hälften relativ zueinander axial beweglich sind und durch vorzugsweise von Kugeln gebildete Spreizkörper, welche gegen Spreizbahnen einer axial verschiebbaren Keilriemenscheibenhälfte und einer axial unverschiebbaren Spreizscheibe abgestützt sind, relativ zueinander axial verschoben werden, wobei die Spreizbahnen in der Umfangsrichtung der Scheiben zu einer zur Drehachse normalen Ebene geneigt verlaufen und die Spreizkörper in die Drehmomentübertragung zwischen Spreizscheibe und Keilriemenscheibe eingeschaltet sind, dadurch gekennzeichnet, dass jede Spreizbahn entgegengesetzte Steigungen in beiden Umfangsrichtungen aufweist.