Getriebe, namentlich für Motorfahrzeuge, das einen selbsttätigen Variator mit axial ausdehnbaren Riemenscheiben darstellt Die Erfindung bezieht sich auf ein. Getriebe, be sonders für Motorfahrzeuge, das einen selbsttätigen Variator mit axial ausdehnbaren Riemenscheiben darstellt.
Die Erfindung bezweckt eine Verbesserung. hin- sichtlich der bekannten Getriebe dieser Art zu schaf fen. Die Ziele, die bei Fahrzeuggetrieben normal an gestrebt werden, bestehen darin, dass bei jeder Fahr zeuggeschwindigkeit sich eine solche Reduktion ein stellen kann, dass die Höchstleistung zur Verfügung steht und, falls nur ein Teil des Leistungsvermögens verlangt, die wirtschaftlichste Reduktion eingestellt wird.
Dies müsste bei einem idealen Getriebe mit selbsttätiger stufenloser Regelung selbstverständlich und für die volle 100 % erreicht werden während sich der Wirkungsgrad immer den 100 % nähern muss. Der Zweck der Erfindung ist daher, ein Ge triebe zu schaffen, das solcherart konstruiert ist, dass dieses Ideal möglichst annähernd erreicht wird, unter Anwendung von Konstruktionen, die in der Praxis einfach und dadurch mit wenig Kosten her gestellt werden. können.
Gemäss der Erfindung wird der gegenseitige Ab stand der Riemenscheibenhälften dadurch geregelt, dass auf wenigstens eine der verstellbaren Riemen- scheibenhälften wenigstens ein drehbarer Sektor mit einer gebogenen Druckfläche axial einwirkt, welcher Sektor durch eine drehzahlabhängige Kraft gesteuert wird, und dass zusätzliche, in. Axialrichtung auf die Riemenscheiben einwirkende Vorrichtungen vorge sehen sind.
Letztere Vorrichtungen können z. B. bei Fahr zeuggetrieben so ausgeführt sein, dass sie durch die Motorcharakteristik und den Fahrzeugwiderstand ge steuert werden. Aus dem für ein gegebenes Fahrzeug errechneten oder ermittelten Motorvermögen und den Ver brauchskurven, den Widerstandkurven des Fahrzeu ges auf ebenen oder sich neigenden, erhärteten oder nicht erhärteten Strassen und bei allen vorkommen den Belastungen, unter Berücksichtigung des Wir kungsgrades der Übertragung, kann mathematisch der Kurvenlauf der Druckfläche des drehbaren Sek tors errechnet werden, und zwar so,
dass in dem zu erzielenden Bereich alle gewünschten Reduktionen verfügbar sind.
Das Getriebe gemäss der Erfindung kann für Fahrzeuge solcherart ausgeführt sein, dass, die axial verstellbare Scheibenhälfte der primären Riemen scheibe oder jeder primären Riemenscheibe mit einer vakuumbetätigten Steuerung ausgerüstet ist, die mit der Saugleitung des Motors des Fahrzeu ges verbunden ist, und zwar @so, dass bei der Zunahme des Vakuums in der Saugleitung die Steue rung in der gleichen oder in entgegengesetzter Rich tung wie die gebogene Druckfläche auf die verstell bare Scheibenhälfte einwirkt.
Durch die Anwendung dieser Vakuumhilfe auf die bewegliche Scheibenhälfte der primären Riemen scheibe oder Riemenscheiben wird eine noch grös sere Empfindlichkeit der Reduktionsregelung im Zusammenhang mit der jeweiligen Belastung erzielt.
In einer Ausführungsform des .Getriebes gemäss der Erfindung wirkt auf die bzw. jede sekundäre Rie menscheibe ein Zentrifugalmechanismus so, dass beim Ausdehnen dieser Riemenscheibe, also bei Zu nahme der Kraft der darauf einwirkenden Feder oder Federn, der Zentrifugalmechanismus eine ab nehmende axiale Kraft auf die sekundäre Riemen scheibe ausübt.
In einer weiteren Ausführungsform des Getriebes gemäss der Erfindung hat die bzw. jede auf die se kundäre Riemenscheibe einwirkende Feder eine in verse Charakteristik. An sich sind Federn mit einer inversen Charakteristik bekannt als speziale Teller feder, die in der Praxis auch Belleville-Feder, Inger- sol-Feder, Diaphragma-Feder oder cone disc be zeichnet wird.
Durch die Erfindung kann ein Fahrzeuggetriebe geschaffen werden, bei dem im Zusammenhang mit einem im. Profil V-förmigen Riemen und entsprechen den Riemenscheiben der Verlauf der Axialkräfte auf die verstellbaren primären und,sekundären Scheiben- hälften so aufeinander eingestellt sind, dass die Re duktionsregelung nicht nur durch die Tourenzahl des Motors bedingt ist, sondern auch, dass in hohem Masse und über den vollen Bereich der Tourenzahl eine Abhängigkeit vom Drehmoment erzielt wird,
ohne dass hierzu zusätzliche konstruktive Vorkehrun gen erforderlich sind. Als Beispiele einer solchen zusätzlichen Massnahme können die schräge, an der verstellbaren sekundären Riemenscheibenhälfte ange brachte Verzahnung nach dem deutschen Patent 1001901 und die Nocken und Rollen genannt wer den, die an der Antriebswelle bzw. an der verschieb baren Riemenscheibenhälfte der sekundären Riemen scheibe nach dem amerikanischen Patent 2150456 angebracht sind.
Wo im Vornstehenden von einem Riemen die Rede ist, wird darunter ebenfalls jedes weitere bieg same übertragungsorgan einbegriffen. Falls ein ent sprechendes Getriebe gemäss der Erfindung in ein Motorfahrzeug mit zwei Antriebrädern eingebaut ist, die also in einer Kurve mit unterschiedlicher Ge schwindigkeit laufen, gleicht sich die Reduktion selbsttätig diesen unterschiedlichen Geschwindigkei ten an,
so dass eine Differentialwirkung erzielt wird, ohne den Nachteil eines eventuellen Verlustes des Leistungsvermögens an einem der Räder.
In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele des Getriebes gemäss der Erfindung teilweise dar- gestellt. In der Zeichnung sind Fig. 1 ein Durchschnitt einer primären Riemen scheibe mit den. dazugehörigen Organen, die für die beiden Ausführungsformen dienen kann; Fig.. 2 ein Durchschnitt der sekundären Riemen scheibe mit dazugehörigen Organen der ersten Aus- führungsform ;
Fig. 3 eine Ansicht eines Teiles der Riemen scheibe nach der Fig. 2 im kleineren Masstab und Fig. 4 ein Durchschnitt der sekundären Riemen scheiben der zweiten Ausführungsform.
Auf der mittels Kugellager im Gehäuse 2 gela gerten Antriebswelle 1 ist die primäre Riemenscheibe angeordnet, die im allgemeinen mit 3 bezeichnet wird. Diese Riemenscheibe enthält eine nichtverstell bare Scheibenhälfte 4 und eine Scheibenhälfte 5, die in axialer Richtung der Welle 1 verstellbar ist. Die Riemenscheibe 3 ist in. der Fig. 1 im äussersten ge öffneten Zustand eingezeichnet, wobei der Riemen 6 tief in der Scheibe liegt und daher auf kleinem Dia meter .der Scheibe läuft.
Der fest mit der Welle 1 verbundene Teil 7 trägt einige, z. B. drei, Schwungmassen, von welchen eine mit 8 bezeichnet ist. Diese Schwungmasse ist schwenkbar um eine Achse 9 angeordnet, die in ei nem vorragenden Teil 10 des Teiles 7 befestigt ist. Die Schwungmasse 8 ist als ein Sektor mit einer ge krümmten Druckfläche 11 entwickelt, die mit einer Fläche 12 an der Aussenseite der Scheibenhälfte 5 in Berührung steht. Eine leichte Drahtfeder 13 hält die Druckfläche mit der Fläche 12 in Berührung, falls die Welle 1 sich nicht dreht und die Schwung massen 8 also nicht nach aussen getrieben werden.
An der Scheibenhälfte 5 ist eine Führungsbüchse 14 angeordnet, die, ebenso wie die Schwungmasse, in dreifacher Anzahl angebracht sein kann. Jede Führungsbüchse 14 erstreckt sich durch eine Öff nung eines Flansches 15, welcher Flansch mit dem Teil 7 ein Ganzes bildet.
Um jede Führungsbüchse 14 ist eine Schrauben feder 16 angebracht, welche die Scheibenhälften 4 und 5 aneinander drückt.
Es ist ersichtlich, dass die Schwungmassen 8, wenn die Welle 1 sich dreht, nach aussen geschleu dert werden, wobei sie sich um ihre Achse 9 drehen und sich die gekrümmte Druckfläche 11 an der Flä che 12 entlang abrollt, wodurch die Scheibenhälfte 5 gegen die Scheibenhälfte 4 verschoben wird.
Die Druckfläche 11 weist einen besonderen Kurvenverlauf auf, der im Zusammenhang mit den vorerwähnten unterschiedlichen Bedingungen bedingt ist.
Der an der Welle 1 befestigte Teil 7 ist als Kol ben entwickelt und mit einer Dichtungsmanschette 17 ausgerüstet. Dieser Kolben arbeitet in einem an der Scheibenhälfte 5 befestigten Zylinder 18. Mittels eines Nippels 19 in der Mitte des Bodens des Zy linders 18, um welchen Nippel dieser Zylinder dreh bar angeordnet ist, und ferner mittels einer Leitung 20 ist das Innere des. Zylinders 18 mit der Sauglei tung des Motors. verbunden.
Wenn in der Saugleitung im Zusammenhang mit der Belastung des Motors und dem Umfang der Öffnung der darin vorhandenen Drosselklappe ein mehr oder weniger kräftiges Va kuum herrscht, wird dieses Vakuum dem Zylinder 18 durch die Leitung 20 und den Nippel 19 mitge teilt. Infolge des stärkeren oder weniger starken Un terdruckes in dem Zylinder 18 wird die Scheiben hälfte 5 mehr oder weniger in die Richtung der Scheibenhälfte 4 gedrückt. Dadurch wird, wie bereits erwähnt, eine selbsttätige Einstellung der Riemen scheibe 3 erreicht, bedingt durch das Drehmoment, das der Motor ausübt.
Die Einstelleinrichtung durch die Schwungmassen 8 wird also durch die Vakuum einrichtung so unterstützt, dass diese nicht nur von der Tourenzahl der Welle 1, sondern auch von dem zu überwindenden Widerstand abhängig ist.
In der Fig. 2 ist eine Ausführungsform einer se kundären Riemenscheibe dargestellt, die im allgemei- neu mit 21 bezeichnet ist. Diese durch den Riemen 6 angetriebene Riemenscheibe besitzt zwei Scheiben hälften, nämlich eine axial nicht verstellbare Schei benhälfte 22, die fest mit der sekundären oder an getriebenen Welle 23 verbunden ist, und eine Schei benhälfte 24, die hinsichtlich der Welle 23 in axialer Richtung verschiebbar ist.
Auf der Welle 23 ist eine Muffe 25 befestigt, sowie eine Haube 26, die einen Teil der Nabe 27 der Scheibenhälfte 24 umschliesst. Eine spezial geformte Tellerfeder 28 ruht mit ihrem Aussenrand an einer Schulter der Innenseite der Scheibenhälfte 24. Eine Hälfte dieser Tellerfeder ist in der Ansicht in der Fig. 3 dargestellt.
Die Tellerfeder 28 ist aus einem Blech gestanzt und besitzt einen durchlaufenden Rand 29. Ausser einem kreisförmigen Mittelteil 30 sind aus dem Blech Schlitze 31 mit einem erweiterten Aussenende 32 ge stanzt, wodurch zwischen den Schlitzen 31 Lippen 33 von besonderer Form entstanden sind. Diese Lippen enden an der zentralen kreisförmigen öff- nung 30.
Die beschriebene Tellerfeder, die in unge- spanntem Zustand kegelförmig ist (siehe Fig. 2), be sitzt eine inverse Charakteristik, das heisst, dass der durch die Feder ausgeübte axiale Druck, wenn die Tellerfeder 28 zusammengedrückt wird, also eine flachere Form annimmt, abnimmt ;statt zunimmt, wie dies bei den meisten Federn der Fall ist.
Die inneren Enden der Lippen 33 ruhen am Rand der Haube 26, wie aus der Fig. 2 ersichtlich ist. Wenn während des Betriebes der Zug auf den Rie men 6 zunimmt, werden die Scheibenhälften 22 und 24 gegen .die axiale Kraft der Tellerfeder 8 ausein- andergetrieben. Dadurch, dass die Feder 28 eine inverse Charakteristik besitzt, übt diese bei der Ver setzung der Scheibenhälfte 24 nach aussen hin einen abnehmenden axialen Widerstand auf die Scheiben hälfte aus. Es hat sich gezeigt, dass diese inverse Feder dazu mitwirkt, das.
Ideal des Getriebes annä hernd zu erzielen, wie dies. in der Einführung dieser Beschreibung dargelegt worden ist.
Fig. 3 ist in kleinerem Masstab als. die Fig. 2 gezeichnet worden. In letzterer Figur ist die Teller feder 28 im Durchschnitt nach der Linie 11-II in der Fig. 3 dargestellt.
In der Ausführungsform nach der Fig. 4 werden die Scheibenhälften 22 und 24 einander zugeführt durch Schraubenfedern 34, die einerseits, gegen die verschiebbare Scheibenhälfte 24 drücken und ande rerseits. gegen den auf der angetriebenen oder sekun dären Welle 23 befestigten Flansch 35. Die Schrau benfedern 34, von welchen eine in der Zeichnung dargestellt ist, liegen um eine Führungsbüchse 36, die an der Scheibenhälfte 24 angeordnet ist und sich durch eine Öffnung im Flansch 35 erstreckt.
Die Schwungmassen 37 sind je schwenkbar an geordnet um eine Achse 38, die an der Scheiben- hälfte 24 befestigt ist. Mit jeder Schwungmasse 37 ist bei 39 eine Stange 40 gelenkig verbunden, wel che Stange um eine Achse 41 schwenkt, die an einem fest mit der Welle 23 verbundenen Teil 42 angebracht ist.
Es ist ersichtlich, dass die Scheibenhälfte 24, wenn die Schwungmassen 37 nach aussen schwenken durch die Zentrifugalkraft, in Hinsicht auf die Schei benhälfte 22 nach aussen hin bewegt wird, so dass die Riemenscheibe 21 gegen die Kraft der Federn 34 geöffnet wird.
Der.Zentrifugalmechanismus 37-41 ist so einge richtet, dass die Schwungmassen eine abnehmende Axialkraft bei einer Zunahme des Druckes der Fe dern 34 ausüben. Grundsätzlich wird dadurch das selbe erreicht, wie mit der inversen Feder 28 bei der Ausführungsform nach der Fig. 2.