Stufenloses Reibungsgetriebe Die Erfindung betrifft einstufenloses Reibungs getriebe mit kegelförmigen, auf unter ,einem spitzen bis rechten Winkel zur Getriebeachse liegenden Zap fen verschiebbaren und bei Einwirkung der Flieh kraft nach aussen getriebenen Körpern, welche nach aussen hin durch mit strömendem Medium ver sorgte, die Verstellung der Körper bewirkende Zy linder abgestützt sind und sich an einem zentrisch zur Getriebeachse angeordneten, axial veDschiebba- ren,
durch as gleiche Medium abgestützten Sonnen rad abwälzen und mit ihrem verjüngten Ende gegen die Getriebeachse zu gerichtet sind.
Die bekannten Getriebe dieser Art sind ver hältnismässig kompliziert aufgebaut und bestehen aus schwierig herzustellenden und auf umständliche Weise miteinander zu verbindenden Teilen, wodurch sich auch ein schlechter Wirkungsgrad des Getriebes er gibt.
Um die angeführten Nachteile zu beseitigen, wird ein Getriebe der eingangs erwähnten Bauart vorge schlagen, bei welchem erfindungsgemäss die Kegel körper mit den Zylindern einen um die Getriebe achse drehbaren Block bilden und an einem zwei ten, von ihnen abnehmbaren und auch durch das genannte Medium abgestützten, als Abtriebselement dienenden Sonnenrad aufliegen, wobei die Zylinder der Kegelkörper mit den zur Abstützung der Sonnen räder dienenden Zylindern verbunden sind.
In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele des erfindungsgemässen Reibungsgetriebes dargestellt. Es zeigen: Fig. 1 einen axialen Längsschnitt durch das Ge triebe, Fig. 2 eine graphische Darstellung der Zerlegung der Abwicklungspunkte hinsichtlich der bohrenden Reibung, Fig.3 einen axialen Längsschnitt durch eine zweite Ausführungsform des Getriebes, Fig. 4 einen Schnitt nach der Linie IV-IV der Fig. 3,
Fsg. 5 den Antriebsstern in ,Richtung des Pfeiles A in Fig. 3, bei abgenommenem stirnseitigem Reib rad gesehen, und Fig. 6 eine schematische Darstellung der Kanäle zur Führung von Drucköl für die automatische Rege lung des Getriebes.
Wie aus Fig. 1 ersichtlich, ist das Reibungsge triebe in :einem Gehäuse 1 untergebracht, welches seitliche Naben 2, 3 zur Lagerung der Antriebsr- bzw. der Abtriebswelle 4 bzw. 5 besitzt. Die An triebswelle 4 ist mit einem ;axialen, ,sich in einem Absatz ,erweiternden Hohlraum 6 versehen, welcher mit einer in ihm eingesetzten, einseitig geschlossenen Hülse 7 einen im Querschnitt ringförmigen Kanal bildet.
Am inneren Ende der Antriebswelle 4 befin det sich .ein Flansch 8, der mit einem abstehenden Ring 9 versehen ist, in, welchem in. gleichen Winkel abständ,en voneinander Zapfen 10 gelagert sind, de ren Achsen senkrecht zur Getriebeachse stehen. Jeder der Zapfen 10 trägt einen Kegelkörper 11, welcher auf dem Zapfen 10 zentrisch aufsitzt und höhen verstellbar gelagert ist. Der Zapfen und der Kegel körper besitzen ineinandergreifende Nuten und Rip pen, so dass sie .auf Drehung gekoppelt sind. Die Kegelkörper 11 besitzen gerade Erzeugende und ver jüngen sich gegen die Getriebeachse Du.
An den inneren Enden der Zapfen 10 sind Kegelräder 12 vorgesehen, die mit einem gemeinsamen, auf der Abtriebswelle 5 sitzenden Kegelrad 13 kämmen.
An die Kegelkörper 11 .sind an diametral gegen überliegenden Stellen 14 Sonnenräder 15, 16 ange- presst, die mit plungerartigen, in hydraulischen Zylin dern 17, 18 dicht bewegbaren Fortsätzen 19, 20 versehen sind. An den Kegelkörpern 11 greifen hy draulische Kolben 21 an, die in Zylindern 22 dicht bewegt werden. Zwischen den Kolben 21 und den Kegelkörpern 11 sind Drucklager 23 vorgesehen, welche die Drehung der Kegelkörper 11 aufnehmen, so dass die Kolben 21 von dieser Bewegung nicht erfasst werden.
Die Kegelkörper 11 sind so geformt, dass sich die Erzeugenden aller Körper in ,einer bestimmten Stel lung derselben, wie in Fig. 1 angedeutet, in einem Funkt der Getriebeachse schneiden. In dieser Lage der Kegelkörper ist die bohrende Reibung, das ist jene Reibung, die beim Abwälzen zweier Kegeln körper durch Differenzen in den Geschwindigkeiten der beiden Körper an ihrer Berührungslinie entsteht und zum Verschleiss der Abwälzflächen führt, gleich Null. In der Zeichnung wurde die Lage der Kegel räder 11, bei welcher die grösste Untersetzung er folgt, als jene Lage gewählt, bei welcher die boh rende Reibung Null ist.
In vorteilhafter Weise wird diese Lage bei einer Untersetzung von 1:2 ge wählt bzw. dort, wo die Kegelräder etwa in der Mitte ihres Verstellweges sind. Bei der graphischen Darstellung nach Fig.2 ist der Schnittpunkt der Erzeugenden bei dieser Lage der Kegelräder mit A bezeichnet. B ist der Schnittpunkt bei der kleinsten Untersetzung (Umschaltung auf direkten Antrieb) und C der Schnittpunkt bei grösster Untersetzung.
Der Flansch 8 und das Sonnenrad 16, sowie der Ring 9 und das Sonnenrad 15 sind mit Klauen 24, 25 bzw. 26, 27 versehen, die, wie -später erklärt wird, zum Eingriff gebracht werden können. An den Sonnenrädern 15, 16 greifen Lamellenbremsen 28 bzw. 29 an, die über die Ölleitungen 30, 31 hy draulisch betätigt werden.
Der Zylinder 17 steht mit einem als einseitig geschlossener Zylinder ausgebildeten Druckstück 32 in Verbindung, dessen Hohlraum von dem Boden 33 eines hülsenförmigen Fortsatzes 34 abgeschlossen ist, der sich gegen das abgestufte Ende der Abtriebs- welle 5 abstützt und an einer dem Druckstück 32 abgewendeten Fläche mit einer dachförmigen Ring- nut 35 versehen ist.
In idieser sitzt eine Anzahl von Kugeln 36, die einzeln in muldenförmige Vertiefungen 37 eines zweiten Druckstückes 38 eingreifen, so dass die Teile 32, 33 bzw. 34 als Rückdruckelement, in der Hydraulik Multiplikator genannt, wirken kön nen. Das Druckstück 38 ist am Ende ider Abtriebs welle 5 verschiebbar gelagert und durch eine Mutter 39 in seiner Lage gesichert.
Die Ölzufuhr zu den einzelnen hydraulischen Zylindern besorgt eine Ölpumpe 40, die das öl aus einem Vorratsbehälter 41 über die Leitung 42 an saugt und es in komprimiertem Zustand je nach Stellung eines Schiebers 43 entweder, wie darge stellt, über die Druckleitung 44 dem Kanal 6 oder über den strichliert gezeichneten zweiten Kanal im Schieber 43 und die Kanäle 45 in der Antriebswelle 4 dem inneren Hohlraum der Hülse 7 zuführt.
Dieser Hohlraum setzt sich in einen in der Achse der Abtriebswelle verlaufenden Kanal 52 fort und ist über den Kanal 46 mit dem Zylinder 18, über die Kanäle 47 mit dem Zylinder 17 und über die Kanäle 48 mit dem zwischen dem Druckstück 32 und dem Fortsatz 34 eingeschlossenen Raum in Verbindung.
Der Kanal 6 führt über die Kanäle 49 im Flansch 8 zu den Kanälen 50 im Ring 9, die ihrerseits in Kanäle 51 münden, welche in Speichen 100 (Fig. 5) eines im Gehäuse 1 untergebrachten Kranzes 53 ausgenommen .sind, in den die Zylinder 22 in glei chen V4'inkelabständen voneinander eingesetzt sind. Dabei liegt zwischen je zwei benachbarten Zylindern 22 eine der genannten Speichen. Die Kanäle 51 ste hen mit den im Kranz 53 vorgesehenen Kanälen 54 in Verbindung, die ihrerseits in den Raum der Zy linder 22 münden.
Die Versorgung der Leitungen 30, 31 mit Drucköl erfolgt über die zum druckseitigen Raum der Ölpumpe 4.0 führende Leitung 55 und einen Drehschieber 56 mit Überdruckventil, welches das ganze Hydrauliksystem gegen Überlastung sichert und es zusätzlich ermöglicht, den Anpressdruck für die Reibradübertragung beliebig zu beeinflussen.
Das beschriebene Reibungsgetriebe arbeitet unter der Annahme, .dass es für ein Kraftfahrzeug bestimmt ist, in folgender Weise: Je nach Einstellung des Schiebers 43, welcher als Drehschieber oder als axial verschiebbars Organ ausgebildet sein kann, wird entweder der bestehende Zustand der Drehmomen- tenwandlung erhalten, oder die Untersetzung ver grössert bzw. verkleinert, oder der direkte Gang ein geschaltet oder der Antrieb auf Rücklauf umge stellt. Die Verstellung des Schiebers kann von Hand, durch Fliehkraftregler oder durch den Gashebel er folgen.
Bei laufendem Motor nimmt die mit ihm ge- kuppelte Antriebswelle 4 über den Flansch 8 und den Ring 9 die Zapfen 10 samt den auf ihnen auf sitzenden Kegelkörpern 11 mit, die sich beim Vor wärtsgang des Fahrzeuges am feststehenden Sonnen rad 15 abwälzen und ihre Drehbewegung den Zapfen 10 vermitteln.
Die Fixierung des Sonnenrades 15 wird durch die Lamellenbremse 28 bewirkt, welche nach entsprechender Einstellung des Drehschiebers 56 durch das aus der Leitung 30 auf Iden Kolben 57 einwirkende Drucköl in Tätigkeit gesetzt wird. Bei dieser Einstellung des Drehschiebers ist die Lei tung 31 über eine nicht dargestellte Ablassleitung mit dem Vorratsbehälter 41 verbunden.
Das da durch ungebremst bleibende Sonnenrad 16 wird von den Kegelkörpern 11 mitgenommen und dreht sich frei mit. Die Zapfen 10 vermitteln ihre Drehung über die Kegelräder 12, 13 der Abtriebswelle 5.
Soll dieser Zustand erhalten bleiben, so ist der Schieber 43 so eingestellt, dass die von der ständig im Betrieb stehenden Pumpe kommende Drucklei tung sowohl vom Kanal 6 als auch von den Kanälen 45 getrennt ist. Das Drucköl fliesst lediglich über die Druckleitung 55 zum Drehschieber 56, in dem das überdruckventil das überflüssige Öl in den Vor ratsbehälter 41 ablässt.
Wenn es erwünscht ist, die Untersetzung zu verringern, wird der Schieber 43 so verstellt, dass er die von der Pumpe kommende Druckleitung mit den Kanälen 45 und den Kanal 6 mit der zur Saug seite der Pumpe 40 führenden Ablassleitung 58 ver bindet. Dadurch gelangt in die Zylinder 17, 18 Drucköl, welches ,die Sonnenräder 15, 16 gegenein- anderschiebt, die ihrerseits die Kegelkörper 11 nach aussen treiben. Das von den Kegelkörpern über den Kolben 21 aus den Zylindern 22 verdrängte Öl fliesst, wie aus der Zeichnung leicht erkennbar, zur Saug seite der Pumpe 40.
Sobald die gewünschte Ein stellung der Kegelkörper 11 erreicht ist, wird der Schieber 43 in seine Ursprungslage .zurückgebracht, in der die Kanäle 45 ,und 6 gesperrt sind. Die be schriebene Verstellung der Kegelkörper 11 in der Richtung nach aussen hin kann so weit fortgesetzt werden, bis die Klauen 24, 25 und 26, 27 mit einander in Eingriff treten, wodurch der direkte Gang eingestellt wird. In dieser Lage ist der innerhalb des Gehäuses 1 befindliche Teil des Getriebes einschliess lich der Zylinder 17, 18 zu einem starren Körper blockiert, welcher die Antriebswelle 4 mit der Ab- triebswel1e 5 ohne Untersetzung verbindet.
Der Dreh schieber 56 ist dabei so eingestellt, dass er wie tun Leerlauf beide Leitungen 30, 31 mit oder Ablassleitung zum Vorratstank 41 verbindet, wodurch die beiden Scheibenbremsen 28, 29 gelöst werden.
Wenn die Untersetzung grösser werden soll, wird der Schieber 43 so verstellt, dass .er ,den Innenraum der Hülse 7 mit der Saugseite und den Kanal 6 mit der Druckseite der Pumpe 40 verbindet. Dadurch gelangt Drucköl in den Zylinder 22 und drückt die Kegelkörper 11 über die Kolben 21 zueinander. Die Kegelkörper 11 treiben die Sonnenräder 15, 16 auseinander und gelangen mit einem grösseren Ra- di@us als zuvor zum Anliegen an den Kegelflächen 14. Das durch die Fortsätze 19, 20 aus den Zy lindern 17, 18 verdrängte Öl fliesst durch die Hülse 7 zur Saugseite der Pumpe 40.
Die Bewegungsumkehr des Getriebes erfolgt in der Weise, @dass durch Umstellen des Drehschiebers Drucköl, anstatt wie eingangs erwähnt durch das Rohr 30, durch das Rohr 31 geleitet wird. In diesem Falle wird das Rohr 30 mit der Ablasslei- tung zum Vorratsbehälter 41 verbunden, wodurch ,die Bremse 28 gelöst und die Bremse 29 angezogen wird. Die Kegelkörper 11 wälzen ,sich nunmehr am Sonnenrad 16 ab und nehmen das Sonnenrad 15 mit.
Bei der Drehmomentenwandlung üben die Kugeln 36 auf den Fortsatz 34 einen Druck aus, welcher über den Flüssigkeitspolster 59, das Druckstück 32 und die Hülse 17 auf das Sonnenrad 15 übertragen wird, wodurch ,dessen Anpressdruck an den Kegel körpern 11 erhöht wird. Diese Kraft kann zusätzlich noch durch den Rückdruck vergrössert werden, ,der beispielsweise durch eine Schrägverzahnung 60 am Fortsatz 34 erzielt wird, an der dem Getriebe das Drehmoment entnommen wird.
Das erfindungsgemässe Getriebe ist nach dem Baukastensystem aufgebaut. Die Sonnenräder und viele andere Teile des Getriebes haben gleiche Form, wodurch die Herstellung desselben besonders ein- fach ist.
Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 sitzt der Antriebsstern 64 verschieblich und auf Drehung ge koppelt auf der Antriebswelle 4 und besitzt ein Gehäuse 65 zur Aufnahme der Kegelräder 12. Die Kegelräder 12 kämmen mit deinem gemeinsamen, feststehenden Sonnenrad 63, :das auf einer fixen Hülse 62 verschieblich und unverdrehbar gelagert isst.
Zum Unterschied von der Ausführungsform nach Fig. 1 besitzt das Sonnenrad 16 eine verlängerte Nabe 65', auf der ein Zahnrad 66 fest aufsitzt, das mit ,einem Zahnrad 67 einer parallel zur Welle 44 ver laufenden Welle 68 kämmt.
Letztere ist mit einer Kupplung 69 versehen, welche über einen Hebel 70 wahlweise mit einem der Kegelräder 71, 72 in Eingriff gebracht werden kann, die mit einem Kegel rad 73 kämmen, das, wie Fig.4 zeigt, auf einer senkrecht zur Welle 68 liegenden Welle 74 aufsitzt. Auf dieser Welle sitzt ein Stirnrad 75, das mit einem Stirnrad 76 der Abtnebswelle 77 kämmt. Das Stirn- rad 75 stützt sich über Kugeln 78 an einem Plunger 79 eines öldruckzylinders 80 ab.
Die Kugeln 78 wirken als Rückdruck erzeugende Elemente und sitzen in entsprechenden muldenförmigen Ausneh- mungen 81, 82 des Plungers 79 bzw. des Stirnra des 75.
Das Reibrad 15 stützt sich am Plunger 83 des Öldruckzylinders 17 ab.
Wie Fig. 6 zeigt, steht die Pumpe 40 saugseitig über die Leitung 85 mit einem Ölbehälter 86 und druckseitig über die Leitung 87, ein überdruckven- til 88 und :die mit einem Rückschlagventil 89 ver sehene Leitung 90 mit den öldruckzylindern 22 und 17 in Verbindung. Die Leitung 87 ist über eine mit Rückschlagventil 91 ausgestattete Leitung 92 mit einer vom Zylinder 80 kommenden und über ,das Überdruckventil 88 zum überdruckventil 93 führenden Leitung 94 verbunden.
Vom überdruck- ventil 93 führt eine Leitung 95 zum Zylinder 17 und eine Leitung 96 zum Behälter 86.
Das beschriebene Getriebe arbeitet in folgender Weise: Mit dem Antrieb der Welle 4 wird die Pumpe 40 in Gang gebracht und das Gehäuse 65 in rotie rende Bewegung versetzt, welches seinerseits die Zap fen 10 um die Achse der Welle 4 dreht. Dabei wälzen sich die Kegelräder 12 am Sonnenrad 63 ab und bringen die Zapfen 10 in Drehung um ihre eigene Achse. Die von den Zapfen 10 mitgenom menen Kegelkörper 11 vermitteln ihre Drehung über das Reibrad 16 und die Zahnräder 66, 67 der Welle 68.
Von diesser wird die Bewegung, je nachdem ob die Kupplung 69 mit dem Kegelrad 71 oder mit dem Kegelrad 72 in Eingriff steht, im Sinne des Vor- wärts- bzw. des Rückwärtsganges auf die Welle 74 übertragen, welche über den Plunger 79 und die Kugeln 78 das Stirnrad 75 antreibt, das die Drehung über das Stirnrad 76 oder Abtriebswelle 77 vermittelt.
Die Pumpe 40 -sauge Druckmittel aus dem Be hälter 86 über die Leitung 85 an und drückt es in die Leitung 87 sowie über die Leitung 92 und das Rückschlagventil 91 in die Leitung 94. Der bei Drehung des Antriebssternes 64 durch die Fliehkraft ,der Kegelkörper 11 auf die Plunger 21 ausgeübte Druck verdrängt, wenn im Zylinder 80 nur geringer Druck herrscht, aus den Zylindern 22 Druckmittel, welches über den Zylinder 17 durch die Leitung 95 das Ventil 93 und die Leitung 96 in den Behälter 86 abfliesst.
Dieser Vorgang bewirkt, dass die Kegel körper 11 nach aussen wandern, wodurch sich das Übersetzungsverhältnis dem direkten Gang nähert.
Bei grösserem Antriebsmoment übt das im Zy linder 80 befindliche Druckmittel einen entsprechend grösseren Widerstand auf das Ventil 93 aus. Das Druckmittel stützt sich am Rückschlagventil 89 der Leitung 90 an und drückt die Kegelkörper 11 zu- einander"so dass diese je nach Fahrwiderstand ider idem ersten Gangentsprechenden Stellung zusteuern.
Das Rückschlagventil 89 zwingt das Druckmit tel, den beschriebenen Weg zu fliessen. Aus dem Kanal 90 wird das Druckmittel über die mit dem Zylinder 17 in Verbindung stehende Bohrung 97 der Welle 4, den Kanal 98 im Gehäuse 65, die Kanäle 51 in den zwischen Zylindern 22 liegenden Speichen 100, sowie die Kanäle 54 des die Zylinder 22 tragenden Kranzes 53 in die Zylinder 22 ge führt.
Um die Pumpe 40 den veränderlichen Belastun gen und Liefermengen bzw. Drücken anzupassen, steuert das Überdruckventil 88 den Druckstrom je nach der durch den Plunger 79 hervorgerufenen Belastung. Ein von Hand einstellbares überdruck- ventil mit Druckanzeiger sichert die übergangsstel- len gegen Überlastung.
Eine weitere Einstellmöglich keit zur Steuerung des Getriebes kann durch Ver schieben der Kolbenstange 103 und des Ventilkegels 104 mittels einer nicht dargestellten Einrichtung wie Hebel und dergleichen erzielt werden. Wenn das Getriebe für ein Kraftfahrzeug verwendet wird, kann dadurch das Fahrzeug beliebig beschleunigt oder gebremst werden, was zur Steigerung der all gemeinen Sicherheit wesentlich beiträgt. Ein elasti scher Polster 105 im Ventil 93 sorgt fürelastischen Schliessdruck des Ventilkegels 104.
Das beschriebene Getriebe ist besonders vorteil haft für Kraftfahrzeuge mit Heckmotorantrieb. Es kann mit einer Nullstellung gebaut werden, da die Berechnung eine Leerlaufstellung ergibt.
Es können natürlich im Rahmen der Erfindung verschiedene konstruktive Abänderungen vorgenom men werden. So ist es beispielsweise möglich, -die Kegelflächen 14 nicht, wie beschrieben, als ebene, sondern als gekrümmte Flächen ,auszubilden. Weiters können die Lamellenbremsen durch Konus- oder Bandbremsen ersetzt werden. Schliesslich kann an Stelle von Drucköl ein plastisches oder gasförmi ges Medium verwendet werden.
Es ist auch möglich, die Zapfen 10 in einem un beweglichen Gehäuse zu lagern, so dass sie nur eine rotierende Bewegung um ihre eigene Achse aus führen können. In diesem Falle kann die Welle 5 .als Antriebswelle dienen, wobei das Sonnenrad 15 nur als Stützscheibe dient und auf der Welle 5 frei drehbar .gelagert ist, und das Sonnenrad 16 als Ab triebsscheibe dient und mit dem Abtriebsteil - der Welle 4 - auf Drehung gekoppelt ist.
Auf der An triebswelle 5 ist ausser dem Kegelrad 13 noch ein zweites ihm gegenüberliegendes Kegelrad vorge sehen, wobei wahlweise eines der beiden Kegel räder, je nachdem, ob Vorwärts- oder Rückwärts gang eingeschaltet ist, mit den Kegelrädern 12 in Eingriff gebracht wird. Um dieses Kegelradgetriebe kann ein starres Gehäuse vorgesehen sein. Am Abtriebsteil kann zur Erhöhung des Regelbereiches noch ein Planetengetriebe nachgeschaltet werden.
Die Fortsätze 19, 20 können von den nunmehr als Stützscheibe und Abtriebsscheibe dienenden Sonnen rädern 15, 16 getrennt sein und an diesen über Drucklager angreifen. Die hydraulischen Zylinder der Sonnenräder und auch der Kegelkörper sind mit dem die Zapfen 10 lagernden Getriebegehäuse starr verbunden. Durch diese Umgestaltung wird das als Umlaufgetriebe ausgebildete eingangs beschriebene Reibungsgetriebe zu zinem Vorgelegegetriebe.